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| V1.0 | 2020-03-13 | gingko | 初次建立 |
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===== STM32CubeMX教程三十一——USB_VCP实验 =====
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1.在主界面选择File-->New Project 或者直接点击ACCEE TO MCU SELECTOR
{{ :icore4t:icore4t_cube_31_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：STM32H750IBKx。
{{ :icore4t:icore4t_cube_31_2.png?direct |}}
3.配置RCC，使用外部时钟源
{{ :icore4t:icore4t_cube_31_3.png?direct |}}
4.时基源选择SysTick
{{ :icore4t:icore4t_cube_31_4.png?direct |}}
5.将PA10,PB7,PB8设置为GPIO_Output
{{ :icore4t:icore4t_cube_31_5.png?direct |}}
6.引脚模式配置
{{ :icore4t:icore4t_cube_31_6.png?direct |}}
{{ :icore4t:icore4t_cube_31_7.png?direct |}}
7.配置USB_OTG_HS
{{ :icore4t:icore4t_cube_31_8.png?direct |}}
8.配置USB_DEVICE
{{ :icore4t:icore4t_cube_31_9.png?direct |}}
9.时钟源设置，选择外部高速时钟源，配置为最大主频
{{ :icore4t:icore4t_cube_31_10.png?direct |}}
10.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 MDK V5.27
{{ :icore4t:icore4t_cube_31_11.png?direct |}}
11.点击Code Generator，进行进一步配置
{{ :icore4t:icore4t_cube_31_12.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
12.然后点击GENERATE CODE 创建工程
{{ :icore4t:icore4t_cube_31_13.png?direct |}}
创建成功，打开工程。
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===== 实验三十一：USB_VCP实验——虚拟串口 =====
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==== 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 VCP的使用方法。
- 掌握STM32 HAL库中USB SLAVE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 ====
- iCore4T 双核心板。[[https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.1-c.w137644-251734891.3.5923532fDrMDOe&id=610595120319|点击购买]]
- JLINK（或相同功能）仿真器。[[https://item.taobao.com/item.htm?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虚拟串口简介 ===
* USB虚拟串口，简称VCP，是VirtualCOMPort的简写，它是利用USB的CDC类来实现的一种通信接口。
* USB虚拟串口属于USB通信设备类。在物理层通过USB总线，采用虚拟串口的方式为主机提供一个物理串口。在系统内部，USB控制器提供了一个批量传输IN端点和一个批量传输的OUT端点，用于数据的接收和发送，模拟串口的RX和TX线。另外USB控制器还提供中断IN端点，发送当前串口的状态，实现对串口传输的控制。串口设备的数据，由系统的串口采集，在芯片内完成USB包的封装，通过USB总线上传至主机，再由相应的串口应用程序进行处理。对用户来说，看到的是基于串口的数据采集和传输，而实际上实现的是基于USB协议包的数据传输。
* 我们可以利用STM32自带的USB功能，来实现一个USB虚拟串口，从而通过USB，实现电脑与STM32的数据互传。上位机无需编写专门的USB程序，只需要一个串口调试助手即可调试，非常实用。
* 本实验利用STM32自带的USB功能，连接电脑USB，虚拟出一个USB串口，实现电脑和开发板的数据通信。
=== 2.USB CDC协议简介 ===
* USB的CDC类是USB通信设备类（Communication Device Class）的简称。CDC类是USB组织定义的一类专门给各种通信设备（电信通信设备和中速网络通信设备）使用的USB子类。根据CDC类所针对通信设备的不同，CDC类又被分成以下不同的模型：USB传统纯电话业务（POTS）模型，USBISDN模型和USB网络模型，其中USB传统纯电话业务模型又可分为直线控制模型（Direct Line Control Model）、抽象模型、电话模型。虚拟串口就属于USB传统纯电话业务模型下的抽象控制模型。
* 如下图所示，USB CDC类的通信部分主要包含三部分：枚举过程、虚拟串口操作和数据通信。其中虚拟串口操作部分并不一定强制需要，因为若跳过这些虚拟串口的操作，实际上USB依然是可以通信的，这也就是为什么下图中，在操作虚拟串口之前会有两条数据通信的数据。之所以会有虚拟串口操作，主要是我们通常使用PC作为Host端，在PC端使用一个串口工具来与其进行通信，PC端的对应驱动将其虚拟成一个普通串口，这样一来，可以方便PC端软件通过操作串口的方式来与其进行通信，但实际上，Host端与Device端物理上是通过USB总线来进行通信的，与串口没有关系，这一虚拟化过程，起决定性作用的是对应驱动，包含如何将每一条具体的虚拟串口操作对应到实际上的USB操作。需要注意的是，Host端与Device端的USB通信速率并不受所谓的串口波特率影响，它就是标准的USB2.0全速(12Mbps)速度，实际速率取决于总线的实际使用率、驱动访问USB外设有效速率(两边)以及外部环境对通信本身造成的干扰率等因素组成。
{{ :icore4t:icore4t_arm_hal_31_1.png?direct |}}
=== 3.CDC类软件框架 ===
{{ :icore4t:icore4t_arm_hal_31_2.png?direct |}}
* 如上图所示，黄色USB Device Core部分为USB设备库文件,属于中间件,它为USB协议栈的核心源文件，一般不需要修改：
* USB Device Core中,Log/debug为打印/调试开关;
* core为USB设备核心;
* USB request中定义了枚举过程中各种标准请求的处理；
* I/O request为底层针对USB通信接口的封装。
* 黄色USB Device Class部分为USB类文件，也属于中间件,USB设备库，目前ST DEMO中支持的类有HID, Customer HID, CDC, MSC, DFU, Audio, ST提供了这些类的源码框架，其他的Class或者是复合设备需要自己根据实际需求情况进行扩展或定制。如果用户需求只是需要一个标准类，比如CDC通信，那么最好就使用现成的代码，不需要做任何修改就可以实现这个CDC类通信的功能。
* 蓝色USB Device HAL Driver为HAL库部分，是对USB外设接口的封装，属于底层驱动，不需要修改，它分为PCD和LL Driver，PCD处于LL Driver之上。
* 洋红色USB Device Configuration为USB配置封装，位于USB底层HAL层驱动与中间件USB协议栈之间，一方面向上层(USB设备库)提供各种操作调用接口，另一方面，向底层USB驱动提供各种回调接口。正是由于它的存在，使得USB协议栈(USB设备库)与底层硬件完全分离，从而使USB设备库具有更加兼容所有STM32的通用性。USB Device Configuration为开放给用户的源文件，用户可以根据自己的某些特殊需要进行修改，也可以使用默认的源文件，假如没有任何特殊要求的话，我们使用默认即可。
* Application为应用层，USB Device Class有可能将自己对应该的操作接口封装在一个操作数据结构中，由应用来具体实现这些操作，在系统初始化时，由应用将已经定义好的操作接口注册到对应的USB类中，比如usbd_cdc_if， 就这样，使得应用层的应用代码与属于中间件层的USB协议栈分离。同时，USB协议栈会将一些字符串描述符放到APP中，当USB初始化时将这些已经定义好的字符串通过指针初始化到USB协议栈中，以便后续需要时获取。
=== 4.原理图 ===
{{ :icore4t:icore4t_arm_hal_31_3.png?direct |}}
* 通过移植ST官方提供的代码来实现STM32虚拟串口功能，然后就可以像操作串口一样操作USB，本实验实现终端发送数据，STM32将接收到的数据直接返回给终端，验证发送和接收。
==== 四、 实验程序 ====
=== 1.主函数 ===
int main(void)
{
HAL_Init();
SystemClock_Config();
i2c.initialize();
axp152.initialize();
axp152.set_dcdc1(3500);//[ARM & FPGA BK1/2/6 &OTHER]
axp152.set_dcdc2(1200);//[FPGA INT & PLL D]
axp152.set_aldo1(2500);//[FPGA PLL A]
axp152.set_dcdc4(3300);//[POWER_OUTPUT]
axp152.set_dcdc3(3300);//[FPGA BK4][Adjustable]
axp152.set_aldo2(3300);//[FPGA BK3][Adjustable]
axp152.set_dldo1(3300);//[FPGA BK7][Adjustable]
axp152.set_dldo2(3300);//[FPGA BK5][Adjustable]
MX_GPIO_Init();
MX_USB_DEVICE_Init();
LED_ON;
while (1)
{
}
}
=== 2.USB DEVICE初始化函数 ===
void MX_USB_DEVICE_Init(void)
{
/* 初始化设备库，添加支持的类并启动该库。 */
if (USBD_Init(&hUsbDeviceHS, &HS_Desc, DEVICE_HS) != USBD_OK)
{
Error_Handler();
}
if (USBD_RegisterClass(&hUsbDeviceHS, &USBD_CDC) != USBD_OK)
{
Error_Handler();
}
if (USBD_CDC_RegisterInterface(&hUsbDeviceHS, &USBD_Interface_fops_HS) != USBD_OK)
{
Error_Handler();
}
if (USBD_Start(&hUsbDeviceHS) != USBD_OK)
{
Error_Handler();
}
/*启用USB电压电平检测器 */
HAL_PWREx_EnableUSBVoltageDetector();
}
=== 3.CDC相关函数 ===
/* 在USB HS IP上初始化CDC底层媒体 */
/* 如果所有操作均正常，则为USBD_OK，否则为USBD_FAIL */
static int8_t CDC_Init_HS(void)
{
/* 设置应用程序缓冲区 */
USBD_CDC_SetTxBuffer(&hUsbDeviceHS, UserTxBufferHS, 0);
USBD_CDC_SetRxBuffer(&hUsbDeviceHS, UserRxBufferHS);
return (USBD_OK);
}
/* 取消初始化CDC媒体低层 */
/* 如果所有操作均正常，则为USBD_OK，否则为USBD_FAIL */
static int8_t CDC_DeInit_HS(void)
{
return (USBD_OK);
}
/**
* @brief 管理CDC类请求
* @param cmd: 指令码
* @param pbuf: 包含命令数据（请求参数）的缓冲区
* @param length:要发送的数据数（以字节为单位）
* @retval 操作结果: 如果所有操作均正常，则为USBD_OK，否则为USBD_FAIL
*/
static int8_t CDC_Control_HS(uint8_t cmd, uint8_t* pbuf, uint16_t length)
{
switch(cmd)
{
case CDC_SEND_ENCAPSULATED_COMMAND:
break;
case CDC_GET_ENCAPSULATED_RESPONSE:
break;
case CDC_SET_COMM_FEATURE:
break;
case CDC_GET_COMM_FEATURE:
break;
case CDC_CLEAR_COMM_FEATURE:
break;
case CDC_SET_LINE_CODING:
break;
case CDC_GET_LINE_CODING:
break;
case CDC_SET_CONTROL_LINE_STATE:
break;
case CDC_SEND_BREAK:
break;
default:
break;
}
return (USBD_OK);
}
/**
* @brief USB OUT端点接收的数据通过此函数发送给CDC接口
* @note 此函数将阻止USB端点上的所有OUT数据包接收，直到退出此功能。如果在CDC接口上完成
传输之前退出此功能（即使用DMA控制器），它将导致接收更多数据，而先前的数据仍未发送。
* @param Buf: 待接收数据的缓冲区
* @param Len: 接收的数据数（以字节为单位）
* @retval 如果所有操作均正常，则为USBD_OK，否则为USBD_FAIL
*/
static int8_t CDC_Receive_HS(uint8_t* Buf, uint32_t *Len)
{
USBD_CDC_SetRxBuffer(&hUsbDeviceHS, &Buf[0]);
USBD_CDC_ReceivePacket(&hUsbDeviceHS);
CDC_Transmit_HS(Buf,(uint16_t)(*Len));
return (USBD_OK);
}
/**
* @brief 通过USB IN端点发送的数据通过此函数发送给CDC接口
* @param Buf: 要发送的数据缓冲区
* @param Len: 要发送的数据数（以字节为单位）
* @retval 操作结果: 如果所有操作均正常返回USBD_OK，否则返回USBD_FAIL或USBD_BUSY */
uint8_t CDC_Transmit_HS(uint8_t* Buf, uint16_t Len)
{
uint8_t result = USBD_OK;
USBD_CDC_HandleTypeDef *hcdc = (USBD_CDC_HandleTypeDef*)hUsbDeviceHS.pClassData;
if (hcdc->TxState != 0){
return USBD_BUSY;
}
USBD_CDC_SetTxBuffer(&hUsbDeviceHS, Buf, Len);
result = USBD_CDC_TransmitPacket(&hUsbDeviceHS);
return result;
}
==== 五、 实验步骤 ====
- 把仿真器与iCore4T的SWD调试口相连（直接相连或者通过转接器相连）；
- 把iCore4T通过Micro USB线与计算机相连，为iCore4T供电；
- 打开Keil MDK 开发环境，并打开本实验工程；
- 烧写程序到iCore4T上；
- 打开 Commix 串口终端；
- 也可以进入Debug 模式，单步运行或设置断点验证程序逻辑。
==== 六、 实验现象 ====
{{ :icore4t:icore4t_arm_hal_31_4.png?direct |}}