说一下基于STM32CUBE的USB键盘

gaosmile · 发表于 2020-5-5 21:59:13

前面说了USB鼠标，这次趁热打铁，说一下USB键盘。依然只说如何修改，不说背后的原理。原因你懂的，涉及的知识点太多了。

会不会写成USB三部曲？不知道

猜猜我下一步再写个啥？

生成工程

首先，STM32CubeMX的配置部分不说了，和USB鼠标部分的一样。唯一需要注意的一点是，VID和PID这两个值要改一下，否则主机（也就是电脑）会以为你还是鼠标。

修改usbd_hid.c文件

其次，生成工程后打开，修改usbd_hid.c文件。配置集合（USBD_HID_CfgFSDesc）要做一些改动，首先是长度：

这是个宏定义，之前是34，现在变成41.

然后是端点数，之前是1，现在改成2.

接着是接口协议，之前是2（鼠标），现在改成1（键盘）。

再接着是报告描述符长度：

之前是：HID_MOUSE_REPORT_DESC_SIZE，长度是74，现在改成：

HID_KEYBOARD_REPORT_DESC_SIZE，长度63.

还有就是端点每次发送的数据包长度：

之前是4，不够用了，现在改成16.

最后配置集合中增加一部分端点描述符，因为USB键盘对主机来说，不光有输入，还有输出。所以，增加的这部分端点描述符，用来描述输出。

/******************** Descriptor of Mouse Output endpoint ********************/
0x07, /*bLength: Endpoint Descriptor size*/
USB_DESC_TYPE_ENDPOINT, /*bDescriptorType:*/
0x01,
0x03, /*bmAttributes: Interrupt endpoint*/
0x10,
0x00,
HID_FS_BINTERVAL, /*bInterval: Polling Interval */

复制代码

修改HID描述符

修改HID描述符中的报告描述符长度：

上面提到了，之前是鼠标描述符，长度74，现在改成键盘描述符，长度63.

生成键盘的报告描述符

把USB鼠标的报告描述符删掉，换成USB键盘的报告描述符。

不会写USB键盘的报告描述符怎么办？

USB官方提供了一个USB报告描述符自动配置的工具，打开！里面有各种例程，我们直接复制一个USB键盘的报告描述符即可。

生成.h文件如下：

__ALIGN_BEGIN static uint8_t HID_KEYBOARD_ReportDesc[HID_KEYBOARD_REPORT_DESC_SIZE] __ALIGN_END =
{
0x05, 0x01, // USAGE_PAGE (Generic Desktop)
0x09, 0x06, // USAGE (Keyboard)
0xa1, 0x01, // COLLECTION (Application)
0x05, 0x07, // USAGE_PAGE (Keyboard)
0x19, 0xe0, // USAGE_MINIMUM (Keyboard LeftControl)
0x29, 0xe7, // USAGE_MAXIMUM (Keyboard Right GUI)
0x15, 0x00, // LOGICAL_MINIMUM (0)
0x25, 0x01, // LOGICAL_MAXIMUM (1)
0x75, 0x01, // REPORT_SIZE (1)
0x95, 0x08, // REPORT_COUNT (8)
0x81, 0x02, // INPUT (Data,Var,Abs)
0x95, 0x01, // REPORT_COUNT (1)
0x75, 0x08, // REPORT_SIZE (8)
0x81, 0x03, // INPUT (Cnst,Var,Abs)
0x95, 0x05, // REPORT_COUNT (5)
0x75, 0x01, // REPORT_SIZE (1)
0x05, 0x08, // USAGE_PAGE (LEDs)
0x19, 0x01, // USAGE_MINIMUM (Num Lock)
0x29, 0x05, // USAGE_MAXIMUM (Kana)
0x91, 0x02, // OUTPUT (Data,Var,Abs)
0x95, 0x01, // REPORT_COUNT (1)
0x75, 0x03, // REPORT_SIZE (3)
0x91, 0x03, // OUTPUT (Cnst,Var,Abs)
0x95, 0x06, // REPORT_COUNT (6)
0x75, 0x08, // REPORT_SIZE (8)
0x15, 0x00, // LOGICAL_MINIMUM (0)
0x25, 0x65, // LOGICAL_MAXIMUM (101)
0x05, 0x07, // USAGE_PAGE (Keyboard)
0x19, 0x00, // USAGE_MINIMUM (Reserved (no event indicated))
0x29, 0x65, // USAGE_MAXIMUM (Keyboard Application)
0x81, 0x00, // INPUT (Data,Ary,Abs)
0xc0 // END_COLLECTION
};

复制代码

修改函数USBD_HID_Setup

第五，函数USBD_HID_Setup中，需要修改一部分代码：

获取报告描述符的部分，之前这里是鼠标的报告描述符信息，现在换成了键盘的。

修改main.c文件

main.c文件中，添加头文件，并定义相关的数组：

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "usbd_hid.h"
/* USER CODE END Includes */
/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */
uint8_t KeyBoard[8] = {0,0,4,0,0,0,0,0};
uint8_t KeyBoard01[8] = {0,0,0,0,0,0,0,0};
extern USBD_HandleTypeDef hUsbDeviceFS;

复制代码

修改主函数

第七，主函数中循环发送英文字母A~Z。

while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
if(KeyBoard[2] >= 29)
{
KeyBoard[2] = 4;
}
else
{
KeyBoard[2]++;
}
USBD_HID_SendReport(&hUsbDeviceFS,(uint8_t*)&KeyBoard01,sizeof(KeyBoard));
HAL_Delay(15);
USBD_HID_SendReport(&hUsbDeviceFS,(uint8_t*)&KeyBoard,sizeof(KeyBoard01));
HAL_Delay(15);
USBD_HID_SendReport(&hUsbDeviceFS,(uint8_t*)&KeyBoard01,sizeof(KeyBoard));
HAL_Delay(1000);
}

复制代码

为什么4~29对应英文字母A~Z？

USB官网的文件hut1_12v2中，对键盘的每个按键对应的值，都有一个详细的定义，看第53页，我这里截一部分图：

最后，保存、编译、下载、上电！新建一个TXT文档，看键盘自动输出字母，爽不爽？

基于STM32CUBE的USB鼠标键盘二合一

首先，在5.3.0版本的STM32CubeMX上选择STM32F103C8T6芯片。具体操作和USB鼠标的操作一样，这里就不重复了。

同理，VID和PID要和之前的设备不一样。设置完成以后，直接生成工程。

第二，修改usbd_hid.c中的配置集合（USBD_HID_CfgFSDesc）。如下图所示，框住的地方是个宏定义。配置集合的长度，由之前的34，变为41.

端点个数，由1变成2.

接口协议，由2（鼠标）变成1（键盘）。

有的小伙伴会奇怪，我们不是鼠标键盘二合一吗？怎么还是键盘？

作为一个技术人员，我们要学会透过现象看本质。虽然表明上是鼠标与键盘二合一，但实际上是以键盘功能为主，而鼠标以一个附属功能加入到了键盘里。所以，这里虽然选的是键盘，但最终的效果是键盘鼠标功能都有。

好了，继续！

跟USB键盘的部分一样，配置集合最下面，增加一个输出端点的描述符：

/******************** Descriptor of Mouse Output endpoint ********************/
0x07, /*bLength: Endpoint Descriptor size*/
USB_DESC_TYPE_ENDPOINT, /*bDescriptorType:*/
0x01,
0x03, /*bmAttributes: Interrupt endpoint*/
0x10,
0x00,
HID_FS_BINTERVAL, /*bInterval: Polling Interval */

复制代码

第三，修改HID描述符中，报告描述符的长度：

之前这里是鼠标的报告描述符，长度有74.现在变成了117.

为什么是117？

看下文！

第四，修改报告描述符。STM32CubeMX工具自动生成的工程里，报告描述符是鼠标的。现在我们要实现的是键盘与鼠标二合一，要修改的核心位置就是报告描述符这里。

简单来说，就是把前面两个例程中的报告描述符合二为一。一个数组里面，上面放键盘的报告描述符，下面放鼠标的报告描述符。

这样的话，对USB主机（也就是电脑）来说，它收到的数据，有可能是鼠标的数据，也有可能是键盘的数据。那，怎么区分？

方法就是分别在键盘与鼠标的报告描述符中放一个报告ID，键盘的报告ID是1，鼠标的报告ID是2. 两个报告描述符，一个长65，一个长62，加起来117.

向USB主机发送数据的时候，数组的第一个元素是报告ID,后面才是键盘数据或鼠标数据。实现前面两节的例程的时候，USB键盘我们定义了一个8元素的数组，USB鼠标我们定义了一个4元素的数组。现在我们只需要一个数组，它同一时间，只发送一种数据，所以大小为8，然后，还要包含报告ID，所以变成9.

在USB协议中，报告ID默认是数组的第一个元素。明白了这一点，我们可以去修改main.c文件了。

第五，添加头文件，并定义相关的数组。

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "usbd_hid.h"
/* USER CODE END Includes */
/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */
uint8_t KeyBoard[9] = {1,0,0,4,0,0,0,0,0};
uint8_t KeyBoard01[9] = {1,0,0,0,0,0,0,0,0};
uint8_t Mouse[9] = {2,0,0,0,0,0,0,0,0};
extern USBD_HandleTypeDef hUsbDeviceFS;

复制代码

KeyBoard 数组第一个元素是1，Mouse 数组第一个元素是2，这两个值分别对应键盘和鼠标的报告ID。KeyBoard01这个数组是为了表示键盘没有被按下的状态。

第六，修改主函数。循环输出a到z字母，同时，鼠标左键每隔1秒触发一下。

/* USER CODE BEGIN 3 */
if(KeyBoard[3] >= 29)
{
KeyBoard[3] = 4;
}
else
{
KeyBoard[3]++;
}
USBD_HID_SendReport(&hUsbDeviceFS,(uint8_t*)&KeyBoard01,sizeof(KeyBoard));
HAL_Delay(15);
USBD_HID_SendReport(&hUsbDeviceFS,(uint8_t*)&KeyBoard,sizeof(KeyBoard));
HAL_Delay(15);
USBD_HID_SendReport(&hUsbDeviceFS,(uint8_t*)&KeyBoard01,sizeof(KeyBoard));
HAL_Delay(1000);
Mouse[1] = 0x01;
USBD_HID_SendReport(&hUsbDeviceFS,(uint8_t*)&Mouse,sizeof(Mouse));
HAL_Delay(1000);
Mouse[1] = 0x00;
USBD_HID_SendReport(&hUsbDeviceFS,(uint8_t*)&Mouse,sizeof(Mouse));
HAL_Delay(1000);

复制代码

最后，保存、编译、下载、上电！新建一个TXT文档，可以看到字母自动输出，同时鼠标左键每隔1秒被触发一下。

likang1202 · 发表于 2020-5-6 09:03:15

谢谢分享！

于慈 · 发表于 2020-5-12 09:52:47

感谢分享

scnullg · 发表于 2020-11-16 14:54:50

厉害，谢谢分享

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