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^ 版本 ^ 日期 ^ 作者 ^ 修改内容 ^
| V1.0 | 2020-04-17 | gingko | 初次建立 |
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===== STM32CubeMX教程十九——USB_HID实验 =====
1. 新建工程：在主界面选择File-->New Project 或者直接点击ACCEE TO MCU SELECTOR
{{ :icore3:icore3_cube_18_1.png?direct | }}
2. 出现芯片型号选择，搜索自己芯片的型号，双击型号，或者点击Start Project进入配置
在搜索栏的下面，提供的各种查找方式，可以选择芯片内核、型号等等，可以帮助你查找芯片。本实验选取的芯片型号为：STM32F407IGTx。
{{ :icore3:icore3_cube_19_2.png?direct | }}
3. 配置RCC，使用外部时钟源
{{ :icore3:icore3_cube_19_3.png?direct | }}
4. 配置调试引脚
{{ :icore3:icore3_cube_19_4.png?direct | }}
5. 将LED对应的3个引脚（PI5，PI6，PI7）设置为GPIO_Output
{{ :icore3:icore3_cube_19_5.png?direct | }}
6. 引脚模式配置
{{ :icore3:icore3_cube_19_6.png?direct | }}
7. 打开PH15为输入模式
{{ :icore3:icore3_cube_19_7.png?direct | }}
8. 使能RTC时钟
{{ :icore3:icore3_cube_19_8.png?direct | }}
9. 使能USB_Device，将PH4管脚功能选择为USB_OTG_HS_ULPI_NXT
{{ :icore3:icore3_cube_19_9.png?direct | }}
10. 打开USB_Device，选择HID模式
{{ :icore3:icore3_cube_19_10.png?direct | }}
11. 时钟源设置，选择外部高速时钟源，配置为最大主频
{{ :icore3:icore3_cube_19_11.png?direct | }}
12. 工程文件的设置, 这里就是工程的各种配置 我们只用到有限几个，其他的默认即可 IDE我们使用的是 MDK5
{{ :icore3:icore3_cube_19_12.png?direct | }}
13. 点击Code Generator，进行进一步配置
{{ :icore3:icore3_cube_19_13.png?direct | }}
* **Copy all used libraries into the project folder**
* 将HAL库的所有.C和.H都复制到所建工程中
* 优点：这样如果后续需要新增其他外设又可能不再用STM32CubeMX的时候便会很方便
* 缺点：体积大，编译时间很长
* **Copy only the necessary library files**
* 只复制所需要的.C和.H（推荐）
* 优点：体积相对小，编译时间短，并且工程可复制拷贝
* 缺点：新增外设时需要重新用STM32CubeMX导入
* **Add necessary library files as reference in the toolchain project configuration file**
* 不复制文件，直接从软件包存放位置导入.C和.H
* 优点：体积小，比较节约硬盘空间
* 缺点：复制到其他电脑上或者软件包位置改变，就需要修改相对应的路径
自行选择方式即可
14. 然后点击GENERATE CODE 创建工程
{{ :icore3:icore3_cube_19_14.png?direct | }}
创建成功，打开工程。
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===== 实验十九：USB_HID实验——双向数据传输 =====
==== 一、 实验目的与意义 ====
- 了解STM32 USB SLAVE结构。
- 了解STM32 USB SLAVE特征。
- 掌握USB SLAVE HID的使用方法。
- 掌握STM32 HAL库中USB_HID属性的配置方法
- 掌握KEIL MDK 集成开发环境使用方法。
==== 二、 实验设备及平台 ====
- iCore3 双核心板。[[https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.1-c.w4024-251734887.3.5923532fXD2RIN&id=524229438677&scene=taobao_shop|点击购买]]
- JLINK（或相同功能）仿真器。[[https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.5-c.w4002-251734908.13.20822b61MmPeNN&id=554869837940|点击购买]]
- Micro USB线缆。
- Keil MDK 开发平台。
- STM32CubeMX开发平台。
- 装有WIN XP（及更高版本）系统的计算机。
==== 三、 实验原理 ====
=== 1、USB_HID设备简介 ===
* USB HID是Human Interface Device的缩写，由其名称可以了解HID设备是直接与人交互的设备，例如键盘、鼠标与游戏杆等。不过HID设备并不一定要有人机接口，只要符合HID类别规范的设备都是HID设备。
* 交换的数据存储在称为报表(report)的结构内，设备的固件必须支持HID报表的格式。主机在控制与中断传输中传送与要求报表，来传送与接收数据。报表的格式非常有弹性，可以处理任何类别的数据。
* 设备除了HID接口之外，它可能同时还包含有其他的USB接口。例如影像显示设备可能使用HID接口来做亮度，对比，与更新率的软件控制，而使用传统的影 像接口来传送要显示的数据。USB扩音器可以使用实时传输来播放语音，同时使用HID接口来控制音量，震荡，与低音等。HID接口通常比传统的控制接口来得便宜。
* Wndows操作系统最先支持的HID设备。在windows98以及后来的版本中内置有HID设备的驱动程序，应用程序可以直接使用这些驱动程序来与设备通信。
* 在设计一个USB接口的计算机外部设备时，如果HID类型的设备可以满足需要，可以将其设计为HID类型设备，这样可以省去比较复杂的USB驱动程序的编写，直接利用Windows操作系统对标准的HID类型USB设备的支持
=== 2、HID主要能力 ===
* 交换的数据储存在称为报表（Report）的结构内，设备的固件必须支持HID报表的格式。主机通过控制和中断传输中的传送和请求报表来传送和接收数据。报表的格式非常灵活。
* 每一笔事务可以携带小量或中量的数据。低速设备每一笔事务最大是8B，全速设备每一笔事务最大是64B，高速设备每一笔事务最大是1024B。一个报表可以使用多笔事务。
* 设备可以在未预期的时间传送信息给主机，例如键盘的按键或是鼠标的移动。所以主机会定时轮询设备，以取得最新的数据。
* HID设备的最大传输速度有限制。主机可以保证低速的中断端点每10ms内最多1笔事务，每一秒最多是800B。保证全速端点每lms一笔事务，每一秒最多是64000B。保证高速端点每125us三笔事务，每一秒最多是24.576MB。
* HID设备没有保证的传输速率。如果设备是设置在10ms的时距，事务之间的时间可能等于或小于10ms。除非设备是设置在全速时在每个帧传输数据，或是在高速时在每个微帧传输数据。这是最快的轮询速率，所以端点可以保证有正确的带宽可供使用。
* HID设备除了传送数据给主机外，它也会从主机接收数据。只要能够符合HID类别规范的设备都可以是HID设备。
* 设备除了HID接口之外，它可能同时还包含有其他的USB接口。例如影像显示设备可能使用HID接口来做亮度、对比度的软件控制，而使用传统的影像接口来传送要显示的数据。USB扩音器可以使用实时传输来播放语音，同时使用HID接口来控制音量、低音等。
* HID类别设备的规范文件主要是以下两份：
* Device Class Definition for Human interface Devices
* HID Usabe Tables
=== 3、实现原理 ==
{{ :icore3:icore3_arm_hal_19_1.png?direct |}}
{{ :icore3:icore3_arm_hal_19_2.png?direct |}}
* iCore3中使用的STM32F407IGTx芯片带有USB高速物理层，通过外接USB3300设备芯片实现USB_HID设备物理层搭建。
* USB HID设备无需驱动程序，Windows系统自带HID类的驱动程序。通过移植ST官方提供的代码来实现iCore3的USB_HID双向数据传输，点击测试软件的灯控按钮来控制iCore3上的LED灯的亮灭，实现上位机向下位机传输数据并解析相应命令。按下iCore3的ARM-KEY按钮，测试软件显示ARM-KEY的状态，实现了下位机向上位机的数据传输。
==== 四、 实验程序 ====
=== 1. 主函数 ===
int main(void)
{
/* USER CODE BEGIN 1 */
int i;
unsigned char buffer[64];
unsigned char send_buffer[64];
static int counter;
RTC_DateTypeDef sDate;
RTC_TimeTypeDef sTime;
/* USER CODE END 1 */
HAL_Init();
SystemClock_Config();
/* Initialize all configured peripherals */
MX_GPIO_Init();
MX_RTC_Init();
MX_USB_DEVICE_Init();
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
if(systick.second_flag == 1){
systick.second_flag = 0;
if(hUsbDeviceHS.dev_state == USBD_STATE_CONFIGURED){
if(counter ++ % 2){
HAL_RTC_GetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN);
HAL_RTC_GetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BIN);
memset(send_buffer,0,64);
sprintf((char *)send_buffer,"time:%02d:%02d:%02d %02d-%02d-%02d",sTime.Hours,sTime.Minutes,sTime.Seconds,sDate.Year,sDate.Month,sDate.Date);
USBD_HID_SendReport(&hUsbDeviceHS,send_buffer,64);
}else{
memset(send_buffer,0,64);
if(ARM_KEY_STATE == KEY_DOWN)
sprintf((char *)send_buffer,"key:KEY PRESS");
else
sprintf((char *)send_buffer,"key:");
USBD_HID_SendReport(&hUsbDeviceHS,send_buffer,64);
}
}
}
//接收命令处理
if(usb_receive_flag == 1){
usb_receive_flag = 0;
memcpy(buffer,usb_receive_buffer,usb_receive_counter);
memset(usb_receive_buffer,0,usb_receive_counter);
for(i = 0;i < 64;i++){
buffer[i] = tolower(buffer[i]);
}
command_process(buffer);
}
}
}
* 在主函数的while循环中通过定时器，定时向主机发送时间数据。再通过USB处理函数对主机发送过来的数据进行接收处理，并送入处理函数进行处理，实现相应的功能。
=== 2. 时钟函数 ===
void HAL_SYSTICK_Callback(void)
{
//中断时间1ms，
static int counter = 0;
if((counter ++ % 250) == 0){
systick.second_flag = 1;
}
}
* 通过时钟函数计时，定时向主机发送数据
=== 3. usb驱动文件修改 ===
* 因为hal库中的驱动没有对hid设备接收函数的处理，需要修改usbd_hid.c文件。主要是添加USBD_HID_DataOut函数，增加对从主机发送的数据接收功能。
static uint8_t USBD_HID_DataOut (USBD_HandleTypeDef *pdev,
uint8_t epnum)
{
if(epnum == HID_EPOUT_ADDR){
usb_receive_counter = USBD_GetRxCount(pdev,epnum);
if(pdev->dev_state == USBD_STATE_CONFIGURED){
usb_receive_flag = 1;
USBD_LL_PrepareReceive(pdev,HID_EPOUT_ADDR,usb_receive_buffer,HID_EPOUT_SIZE);
}
}
return USBD_OK;
}
* 修改USBD_HID_Init函数，增加USBD_LL_OpenEP函数语句与USBD_LL_PrepareReceive函数语句，保证相应功能的初始化。
/* Open Ep Out */
USBD_LL_OpenEP(pdev, HID_EPOUT_ADDR, USBD_EP_TYPE_INTR, HID_EPOUT_SIZE);
/* Prepare Out endpoint to receive next packet */
USBD_LL_PrepareReceive(pdev, HID_EPOUT_ADDR, usb_receive_buffer, HID_EPOUT_SIZE);
* 在usbd_hid.h中添加对EPOUT参数地址与大小的定义
#define HID_EPOUT_ADDR 0x01
#define HID_EPOUT_SIZE 0x40
* 利用上位机hid.exe与iCore3通讯，HID设备的描述符需要进行修改，以便可以与上位机软件进行通讯。主要是对usbd_desc.c 设备描述符与usbd_hid.c配置描述符进行修改。这些描述符决定了HID设备的类型与定义，上位机需要根据这些描述符发出相应的指令控制。直接将程序中的usbd_hid.c文件替换为例程文件的usbd_hid.c。在usbd_desc.c中需要修改USBD_HS_DeviceDesc中的相应描述配置，将宏定义中的一些参数进行修改，即可实现hid描述符的修改。
#define USBD_VID 0x483
#define USBD_LANGID_STRING 1033
#define USBD_MANUFACTURER_STRING "Gingko"
#define USBD_PID_HS 0x5720
#define USBD_PRODUCT_STRING_HS "iCore3 in HS mode"
#define USBD_SERIALNUMBER_STRING_HS "00000000001A"
#define USBD_CONFIGURATION_STRING_HS "HID Config"
#define USBD_INTERFACE_STRING_HS "HID Interface"
#define USB_SIZ_BOS_DESC 0x0C
==== 五、 实验步骤 ====
- 把仿真器与iCore3的SWD调试口相连（直接相连或者通过转接器相连）；
- 把跳线帽插在USBOTG；
- 把iCore3（USB_OTG）通过Micro USB线与计算机相连，为iCore3供电；
- 打开Keil MDK开发环境，并打开本实验工程；
- 烧写程序到iCore3；
- 也可以进入Debug模式，单步运行或设置断点验证程序逻辑；
- 打开usb_hid.exe进行验证。
==== 六、 实验现象 ====
* 点击测试软件的LED控制按钮，iCore3上的LED灯的颜色状态将发生变化，点击校准时间，将用电脑系统的时间校准iCore3的内部RTC，按下iCore3上的ARM-KEY,按键状态栏将显示按键的状态（如下图所示）。
{{ :icore3:icore3_arm_hal_19_3.png?direct |}}