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[原创] STM32 USB CDC 虚拟多串口

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蝴蝶豆

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发表于 2017-9-28 22:30:04 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 creep 于 2017-9-28 22:37 编辑


         之前一直使用STM32的CDC虚拟串口和上位机进行数据通信,通常只枚举一个串口基本就能满足要求。但是STM32 USB提供了足够的的端点可以在需要的情况下枚举出多个串口供使用,最新跟着论坛大神飞哥  @wofei1314 玩了下多个串口的使用,然后我在STM32F769-DISCO 上测试了下多串口的移植,以便以后使用的时候可以参考。

         关于USB的使用ST的库文件里面提供很多的例子可以参考,除此之外官方也进行了不少USB的培训,没法参加的小伙伴可以看下培训的文档对USB有个基本的了解,然后找个板子把USB库中例子都跑一遍看下代码应该就会有个基本的了解。



0、复合设备


CDC 类设备在枚举过程中最主要的信息存储在配置描述符内:


abfdf189-a154-49fc-bd00-ab9c51382987.png


  如上图所示, CDC 类的配置描述符一般包含两个接口 (Interface 0),一个控制接口,另外一个是数据接口 (Interface 1 ), 除此之外,还有一个虚线指向的 IAD(Interface Association Description),这个表示这个是不是可选的, 得根据实际情况来确定其是否真实存在。我们使用的CDC多串口要使用到IAD进行设置,通过IAD可以设置相应的接口枚举的设备类型
和使用的接口。
  一般来说把多CDC 串口 叫做复合设备,和一个CDC串口相比,USB库要把设备描述符、控制描述符进行修改 ,多串口新增的端点也要进行初始化 接收发送函数也要根据相应的端点进行处理,PC端加载的驱动也要适当修改。


1、USB库修改



不同的芯片型号和不同的USB库配置可能有不少的区别,但是知道了需要修改哪里应该可以根据具体的情况进行操作,下面的移植是在STM32F769-DISCO
上由官方的HAL USB 库进行修改。默认是在一个CDC串口可以使用的前提下进行,关于一个CDC的移植可以参考官方代码或者使用Cubemx。

1)、2个VCP串口移植是在可以枚举出来一个VCP串口的工程上修改的,主要集中在USB CDC模式下的Class中文件及相应的头文件:

5ec90026-3c9b-4786-87e0-06cadbef4265.png


a)增加端点
一个VCP的时候使用3个非0端点(2个BULK,一个Interrupt),再增加3个非0端点用于枚举另一个VCP。

5b8ef82c-10a1-4d37-946b-ae60da254152.png

设置增加的端点的FIFO


0ddf6de2-e026-485b-8070-04514e83e56c.png


b)对增加的端点进行相应的初始化操作,我测试的是STM32F769-DISCO 上面的USB 是高速接口


48c4af14-a790-4617-8015-6c8f1131cdd4.png


c)将设备描述符修改为复合设备模式


98db37ba-b3dc-45be-b228-1590afb41c85.png


d)配置描述符,注意我使用的高速 USB模式,如果是全速或者其他速度模式选择相应的数组

TIM图片20170928215619.png
此外还需要修改最大的接口数(好像2个VCP设置大于2即可)
因为USB库中使用了maclloc申请内存,要适当调整栈空间。

2a0963ce-d11f-4a48-aff2-f502028d0e1f.png

下面是枚举的过程和安装好驱动之后的设备管理器显示:


b1c85265-21c9-4197-9d29-b539741de625.jpg
5294a9d3-f04b-4c63-a85f-e3edd6e56495.jpg


ed917e76-1d1c-4323-8bbc-dccf431f929a.png


测试代码如下:
  1.   while (1)
  2.                 {
  3.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP0\n",23);
  4.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP1);
  5.             HAL_Delay(1000);
  6.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP1\n",23);
  7.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP3);
  8.             HAL_Delay(1000);      
  9.                 }
复制代码
USB收发测试效果如下
(点开查看大图)
test1.gif


具体发送方向为:


a5af1022-17e9-4a9d-9f0f-d7efb9f29422.png


2)、3个VCP串口,

在上面的代码基础上简单修改之后可以很容易的枚举出来3个串口

d79eea4b-4d3d-42d4-b2ed-3c461a007d97.png
测试代码如下:
  1. while (1)
  2.                 {
  3.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP0\n",23);
  4.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP1);
  5.             HAL_Delay(1000);
  6.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP1\n",23);
  7.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP3);
  8.             HAL_Delay(1000);     
  9.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP2\n",23);
  10.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP5);
  11.             HAL_Delay(1000);      
  12.                 }
复制代码


USB收发数据测试如下
(点开查看大图)
test6.gif

373b1865-5fcd-493b-9972-f02d2b90dd98.png

2 、驱动INF文件

复合设备需要修改inf文件并手动加载驱动,此时要注意库文件中VID/PID和驱动里面的值一致。修改过的驱动可能会因为没有数字签名证书在某些系统上无法加载。如果是WIN10系统可以加载兼容驱动也可以正常通信。

测试代码:

Two-VCP-HS.rar (1.19 MB, 下载次数: 1475)

点评

厉害,研究得比较深入  发表于 2018-1-11 14:31

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发表于 2017-9-29 08:55:31 | 显示全部楼层
多谢分享!!!
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发表于 2017-9-29 09:09:50 | 显示全部楼层
版主,能不能直观的给我讲下,为何可以虚拟成多个串口,我一直理解成只能虚拟成一个
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 楼主| 发表于 2017-9-29 09:52:37 | 显示全部楼层
gujiamao 发表于 2017-9-29 09:09
版主,能不能直观的给我讲下,为何可以虚拟成多个串口,我一直理解成只能虚拟成一个 ...

可以先了解下USB复合设备。
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    这个比较有用,以前没搞明白端点怎么加,枚举描述等跟我之前理解一致。
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    膜拜一下大佬  
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    creep 发表于 2017-9-29 09:52
    可以先了解下USB复合设备。

    好的
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    creep 发表于 2017-9-29 09:52
    可以先了解下USB复合设备。

    好的 !!!
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    发表于 2017-9-29 11:24:17 | 显示全部楼层
    厉害!
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    大神之作。mark备用
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