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STM32 USB CDC 虚拟多串口  

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creep 发布时间:2017-9-28 22:30
本帖最后由 creep 于 2017-9-28 22:37 编辑 ! j2 y; a% J7 |: k3 Y; N2 x

" ]2 ^6 ~" y1 c& t  Y4 S$ `
; j* T5 T7 F# u. i& V6 b* }  e         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。9 o/ n; k2 J! D' N  N, w; P0 c

% R1 J4 j8 i9 u+ C/ a         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。  ~; T' J( T( J* z; R6 E5 l
) K3 Q+ @6 y# B( V5 A( n  X& H
9 a1 w: C" D( D4 s1 X) d: g) }
' ~7 x6 m, o8 j: m& f% _9 u/ B: t
0、复合设备: t" ]8 `/ Q# u* I5 ]6 p" V  m
0 U8 Z, x' F9 R* g  c& ^
  E8 V  n7 h" H* Z' O7 l, \/ C
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:
* |2 N% v* l6 _6 H; {- g; |4 l
7 {; g7 u8 \7 H- h3 G* _8 i, m1 W
4 C( h& B/ K+ S1 I3 t/ B abfdf189-a154-49fc-bd00-ab9c51382987.png
. v9 U2 G3 \$ z; y( h( o2 g5 x
, h, b* O+ r3 a2 J' \* S; s: B" c
8 k( l7 \% x0 P9 n6 ?7 S) X  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
2 @1 z8 z3 ]9 c- o, s7 {+ G' d, M* x和使用的接口。 / S% D$ y( K% N' }% _
  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。9 f; Q- r+ s9 Q1 |& \+ ^9 |

1 W$ Y' ?" l; _. X! }5 w% r# [8 ?1 t# c$ |
1、USB库修改
9 P& r3 J# U" t4 N, ^( n; R; m: t$ N" M2 M

( t& g; w* Z3 N9 g( b: r5 y! a  r" x
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-DISCO7 p  m; U0 a$ j! ~3 W6 I) I3 W
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。# p7 n( u# c1 r) w6 V

+ c: y/ X" {; A9 o/ N: _! L8 u9 N1)、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:
4 s, [. ?: A2 M) ]0 k0 W, @% S
. e* `+ w  j0 n! | 5ec90026-3c9b-4786-87e0-06cadbef4265.png
3 G' a4 R/ z6 q3 ]/ `* k, C
0 Y: D2 ]. B9 T6 T$ z+ |% _
# }4 S# I/ o; h8 ta)增加端点5 C& h( \# E; H0 G1 S$ x/ I
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。. Z3 W4 K7 {* p# W7 B6 h( v( B0 J
, `: U8 K1 F) [9 D1 A" C
5b8ef82c-10a1-4d37-946b-ae60da254152.png
8 F+ R: |4 E4 z3 M" {6 d
# H/ V7 w6 t% \7 t6 n设置增加的端点的FIFO
& G* o+ L$ g7 |- h& M. k
0 k9 Y: H( U7 `1 e# r9 k6 x% m2 w! d
  F  Z" V) ^0 Q% D 0ddf6de2-e026-485b-8070-04514e83e56c.png
. E8 W9 ?; u8 @  _7 g' i  k2 n2 l
) q+ E! t& c. L8 N* P5 w0 c: f1 O
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% S! a; y& x0 O

! u* r, q; Y9 d! O9 D
# z7 w# `: t$ y 48c4af14-a790-4617-8015-6c8f1131cdd4.png
9 C3 \$ r8 }8 t  c: S* D$ h; y- }
. E0 }  _: u0 f) c+ z0 U7 t) u! O
1 x6 J3 U5 D3 A+ v2 Lc)将设备描述符修改为复合设备模式
5 \1 s; \) w/ K& ~( a  U% M. K& T( Q' f

7 U7 {* E+ a: X% \ 98db37ba-b3dc-45be-b228-1590afb41c85.png
: A9 O$ m2 ?0 }& _  N" H% }  q2 B$ f# r6 }

" A! m* G& D/ I  W7 z) P% ?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! |: P$ o: r" u. R
, [! l4 s5 d8 Y0 j, s) P
TIM图片20170928215619.png
0 D: A. [! m8 n9 T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)! o  s; A9 r5 Z( d
因为USB库中使用了maclloc申请内存,要适当调整栈空间。' E! Z9 i, g* R6 n2 S" X# O. F6 G4 D

  }" z- ]1 t5 x6 g; P/ e 2a0963ce-d11f-4a48-aff2-f502028d0e1f.png
: w+ {, h2 l$ r% a% Q6 H: b6 D) q' w7 U/ w1 r$ e0 M5 D$ i
下面是枚举的过程和安装好驱动之后的设备管理器显示:
6 ]! A* c4 m' _. w2 @8 b' R( `0 Z& p. N/ p. ~/ ?

4 w6 V$ l, D8 b" P$ M b1c85265-21c9-4197-9d29-b539741de625.jpg - c1 T0 n# @$ R) W
5294a9d3-f04b-4c63-a85f-e3edd6e56495.jpg
6 U3 n% ?; Q) `1 O9 S/ I4 b2 t1 W$ u  I' D5 n' }) ?

6 x  Q/ j. J9 T: Z: t! i' |( y ed917e76-1d1c-4323-8bbc-dccf431f929a.png
9 m3 Z. T4 A! O& z" g
& P) F% `8 N6 T6 J4 ^' A; D$ F, `$ u" v7 Q
测试代码如下:* j- K4 y9 F$ m0 }0 U4 k: A
  1.   while (1)# L; A2 @+ N+ Q0 l& P1 t
  2.                 {5 q* f8 e7 Q+ m. z# W
  3.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP0\n",23);
    . {( M) ^; Q9 e8 h& B9 T. K7 N
  4.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP1);8 h7 F: s; V! j6 B8 c1 O6 q3 P
  5.             HAL_Delay(1000);" L$ Z& f' p. i) ]8 z% d+ X; b
  6.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP1\n",23);
    4 w3 W! e" [  C, p# K4 g
  7.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP3);1 B% K$ v* l1 C7 M
  8.             HAL_Delay(1000);      
    2 W2 ~6 c; \: w4 a7 z3 ]$ n* g
  9.                 }
复制代码
USB收发测试效果如下
(点开查看大图)
( f- n6 t2 E9 v9 e& f test1.gif 4 N) x* l" O" d0 H3 V0 j6 g
9 l7 ]- Q. d8 ~3 J* u. U# r0 k

* {6 _9 ~( g( H& \+ R+ `! C- b具体发送方向为:
' X* m' ?- B' F/ ?. @& M: A7 \! r2 S
" T: @# x; G# L" d3 F7 h
a5af1022-17e9-4a9d-9f0f-d7efb9f29422.png " |/ D1 b, _, Q9 X

/ L+ Y- J0 }/ u9 b+ m) |! @& i% i& _  Z6 P) R! B1 `
2)、3个VCP串口,+ `% M! ]) M+ D

% M( _( w9 b4 O2 l4 K5 U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
+ e7 b" i! _: u3 V( e2 q" l
+ O8 y7 t( _- @; | d79eea4b-4d3d-42d4-b2ed-3c461a007d97.png
8 C& ^: J' U2 m; S' N7 `测试代码如下:* l& r- t' Q% |" K1 c6 w+ E
  1. while (1)
    $ a8 k( l) S- y) e& d3 B& O
  2.                 {- r- ?9 e( v8 Q3 X' U
  3.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP0\n",23);
    ; l5 h3 n# j% n( c' \( N
  4.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP1);
    ( V! H0 e) J5 V5 R6 u- B& x
  5.             HAL_Delay(1000);
    0 y& w1 C$ U- B- B; ~# \6 M+ E
  6.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP1\n",23);2 E3 \* L' H; K) O3 w/ t
  7.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP3);
    7 ^+ y. r3 [9 g/ z( P/ \
  8.             HAL_Delay(1000);     , R* b0 Y) l. V: W5 F- C  I
  9.             memcpy(TestBuff,"This message from VCP2\n",23);
    / a% F) D1 y+ j" e! @" a
  10.                         USB2PC(TestBuff,23,CDC_IN_EP5);$ Q+ p0 h  p0 A3 D  |2 R
  11.             HAL_Delay(1000);       , S( Y7 @9 s4 R% n
  12.                 }
复制代码

( L5 G8 T7 i' f$ t6 [9 [) d% k1 T- O+ o
USB收发数据测试如下
(点开查看大图)/ Y( u% w& `" d# p! _
test6.gif
5 G6 w. i, Y+ ]( l! B6 O1 B& }1 f* a5 H7 }* b: Q+ S
373b1865-5fcd-493b-9972-f02d2b90dd98.png * }! k8 @" [3 l+ J3 T+ y

2 t8 t9 i8 k/ P4 ?2 、驱动INF文件
2 Q' B7 h* M$ {5 o7 y7 s) R9 ?7 r' O) i" h# U0 e6 [
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。
4 d) R! b0 d6 `3 y
% j& b# H! k1 B8 C测试代码:
( A# A! q) m9 T1 x' w3 M! s
) l- {( g5 V" G7 F* w# t Two-VCP-HS.rar (1.19 MB, 下载次数: 1802)

点评

厉害,研究得比较深入  发表于 2018-1-11 14:31

评分

参与人数 5 ST金币 +73 收起 理由
零壹 + 1 赞一个!
kylongmu + 20 很给力!
g921002 + 10 很给力!
wofei1314 + 22 神马都是浮云
zero99 + 20

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4 收藏 51 评论133 发布时间:2017-9-28 22:30

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133个回答
wylew 回答时间:2018-2-6 09:25:22
你好,你写的教程基本都能理解,就是我想问一下,我研究的源码里,它没有分别对某一个端点进行初始化的函数,而是统一用一个函数来初始化:7 f7 l& D7 {, K8 J0 J5 M
endpoint_control_address = (UX_DCD_OTG_FS_DIEPCTL0 + (ed -> ux_dcd_otg_ed_index * UX_DCD_OTG_ENDPOINT_SPACE_SIZE));
6 F- a; `* Y2 E- ]8 p2 {endpoint_size_address = (UX_DCD_OTG_FS_DIEPTSIZ0 + (ed -> ux_dcd_otg_ed_index * UX_DCD_OTG_ENDPOINT_SPACE_SIZE));
- H, g# o+ i# Tendpoint_dma_address = (UX_DCD_OTG_FS_DIEPDMA0 + (ed -> ux_dcd_otg_ed_index * UX_DCD_OTG_ENDPOINT_SPACE_SIZE));
; U1 Z% `2 Q1 z) I$ J就像这样,在一个函数里就设置了端点0和非0端点的所有端点的IN设置,可根据ed -> ux_dcd_otg_ed_index来判断是哪一个端点,所以,相对来说,如果我添加了端点,就是不是不需要再添加我加的端点的初始化函数呢
深圳老刘 回答时间:2019-9-4 01:01:07
还是不行,感觉大神的代码有错
4 e4 M. F  O# p2 ?* j      /* Prepare Out endpoint to receive next packet */2 L8 t  ^4 N7 ^& E
      USBD_LL_PrepareReceive(pdev,7 ~7 c& W( E8 L+ F6 W
                             CDC_OUT_EP1,# u- n- k6 o9 `. K" ?3 I4 D# u  T( o
                             hcdc->RxBuffer,, o& D& K( W/ F; D+ e
                             CDC_DATA_HS_OUT_PACKET_SIZE);
4 q( u9 |+ I  C4 T# @, g4 y! H6 m6 S% A
9 X! W! [) g: s9 [9 G3 u+ G这里怎么处理
creep 回答时间:2018-1-11 16:06:23
MaggiGunner 发表于 2018-1-11 15:35
- C: o1 C% e7 U" _, k% Z- ]现在用CUBEMX生成单VCP发送没有问题。我看网上说VID和PID也很重要,我在您例程里看用的是0x03EB/0x6133, ...

: w( y) ]' X. [3 ]4 U( P1、 要保证STM32程序里面的用PID VID和驱动文件INF的PID VID保持一致,这里使用和官方的PID VID不一样是为了加载自己写的那个驱动,这样可以修改枚举出来的串口名称。
! _% a  ]0 O- E; O2、没有数字证书的问题我也搞不定,这个目前没有办法,WIN7 32位可以强制安装驱动,但是64位或者win10好像只能禁用签名验证才能安装驱动。win10也可以使用系统自动加载的兼容驱动好像也能正常通信。
anny 回答时间:2017-9-29 08:55:31
多谢分享!!!
gujiamao 回答时间:2017-9-29 09:09:50
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
creep 回答时间:2017-9-29 09:52:37
gujiamao 发表于 2017-9-29 09:09  ]$ c5 w) m; \& ]! Z: J- |6 h
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 ...
1 @7 S5 {1 u6 m; Y" M
可以先了解下USB复合设备。
七哥 回答时间:2017-9-29 10:12:38
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。
zero99 回答时间:2017-9-29 10:30:09
膜拜一下大佬  
gujiamao 回答时间:2017-9-29 11:12:51
creep 发表于 2017-9-29 09:52
: _1 p2 H, ~" R" G% n2 `可以先了解下USB复合设备。
( O2 E" w( A1 x1 M; y
好的
gujiamao 回答时间:2017-9-29 11:13:41
creep 发表于 2017-9-29 09:52& l/ \2 N5 j! \/ k$ Q6 j
可以先了解下USB复合设备。
, `2 S; ^. `( P9 V- Y
好的 !!!
adlu 回答时间:2017-9-29 11:24:17
厉害!
斜阳 回答时间:2017-9-29 11:45:05
大神之作。mark备用
党国特派员 回答时间:2017-9-29 13:07:29
这个绝对要收藏...
wofei1314 回答时间:2017-10-10 22:55:38
膜拜~
! T$ c6 V$ y+ p. |( X+ Y) L! ^; I( t' X
# j4 i4 t, s0 H+ a3 x. Q5 Z$ M谢谢大神分享!!
creep 回答时间:2017-10-11 08:50:29
wofei1314 发表于 2017-10-10 22:55% y' ^6 ?& Y, u: @% Y
膜拜~' u4 ]; k& D9 Q' f5 H0 C

9 P: `, g6 Q8 U- r! z! c" H2 u1 Y2 e谢谢大神分享!!
5 Z- F& g4 W; H0 t
感谢飞哥带路!
wofei1314 回答时间:2017-10-13 09:36:15
又看了一遍,好详细!!!
唯有奋斗 回答时间:2017-12-30 08:58:42
您好,请问一下STM32F4能虚拟出几个VCP呢?
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