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| V1.0 | 2020-07-30 | gingko | 初次建立 |
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===== STM32CubeMX教程三十八——USBD_HID实验（FS） =====
1.在主界面选择File-->New Project 或者直接点击ACCEE TO MCU SELECTOR
{{ :icore4tx:icore4tx_cube_38_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。
{{ :icore4tx:icore4tx_cube_38_2.png?direct |}}
3.配置RCC，使用外部时钟源
{{ :icore4tx:icore4tx_cube_38_3.png?direct |}}
4.时基源选择SysTick
{{ :icore4tx:icore4tx_cube_38_4.png?direct |}}
5.将PA10,PB7,PB8设置为GPIO_Output
{{ :icore4tx:icore4tx_cube_38_5.png?direct |}}
6.将ARM_KEY对应的引脚PH7设置为GPIO_Intput
{{ :icore4tx:icore4tx_cube_38_6.png?direct |}}
7.引脚模式配置
{{ :icore4tx:icore4tx_cube_38_7.png?direct |}}
{{ :icore4tx:icore4tx_cube_38_8.png?direct |}}
{{ :icore4tx:icore4tx_cube_38_9.png?direct |}}
8.配置USB_OTG_FS
{{ :icore4tx:icore4tx_cube_38_10.png?direct |}}
9.配置USB_DEVICE
{{ :icore4tx:icore4tx_cube_38_11.png?direct |}}
10.时钟源设置，选择外部高速时钟源，配置为最大主频
{{ :icore4tx:icore4tx_cube_38_12.png?direct |}}
{{ :icore4tx:icore4tx_cube_38_13.png?direct |}}
11.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
{{ :icore4tx:icore4tx_cube_38_14.png?direct |}}
12.点击Code Generator，进行进一步配置
{{ :icore4tx:icore4tx_cube_38_15.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
13.然后点击GENERATE CODE 创建工程
{{ :icore4tx:icore4tx_cube_38_16.png?direct |}}
创建成功，打开工程。
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===== 实验三十八：USBD_HID实验（FS）——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 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 ====
- iCore4TX 双核心板[[https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.1-c-s.w4004-22598974120.3.29da532fLkazHH&id=614919247574|点击购买]]。
- iCore4TX 扩展底板。
- 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 HID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设备特点 ====
* (1) 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。
* (2) 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。
* (3) 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。
* (4) 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。
* (5) 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.原理图 ===
{{ :icore4tx:icore4tx_arm_hal_38_1.png?direct&500 |}}
* USB HID设备无需驱动程序，Windows系统自带HID类的驱动程序。本实验使用STM32H750的USB OTG FS实现iCore4T的USB HID双向数据传输，点击测试软件的灯控按钮来控制iCore4T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iCore4T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)
{
int i;
unsigned char buffer[64];
unsigned char send_buffer[64];
/* MCU 配置 */
/* 重置所有外围设备，初始化Flash接口和Systick. */
HAL_Init();
/* 配置系统时钟 */
SystemClock_Config();
i2c.initialize();
axp152.initialize();
axp152.set_dcdc1(3500);//[ARM & FPGA]
axp152.set_dcdc2(1200);//[FPGA INT]
axp152.set_dcdc3(3300);//[DCOUT3]
axp152.set_dcdc4(3300);//[DCOUT4]
axp152.set_aldo1(3300);//[BK3]
axp152.set_aldo2(3300);//[ALDOOUT2]
axp152.set_dldo1(3300);//[BK0]
axp152.set_dldo2(3300);//[BK1]
HAL_Delay(200);
/* 初始化所有已配置的外围设备 */
MX_GPIO_Init();
MX_USB_DEVICE_Init();
/* 无限循环 */
while (1)
{
if(_250ms_flag == 1){
_250ms_flag = 0;
if(hUsbDeviceFS.dev_state == USBD_STATE_CONFIGURED){
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(&hUsbDeviceFS,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);
}
}
}
=== 2.USBD_HID_SendReport函数 ===
/*发送HID报告*/
uint8_t USBD_HID_SendReport(USBD_HandleTypeDef *pdev,
uint8_t *report,
uint16_t len)
{
USBD_HID_HandleTypeDef *hhid = (USBD_HID_HandleTypeDef *)pdev->pClassData;
if (pdev->dev_state == USBD_STATE_CONFIGURED)
{
if (hhid->state == HID_IDLE)
{
hhid->state = HID_BUSY;
USBD_LL_Transmit(pdev,
HID_EPIN_ADDR,
report,
len); //通过端点传输数据
}
}
return USBD_OK;
}
=== 3.command_process函数 ===
static int command_process(unsigned char * buffer)
{
char *p;
p = (char *)buffer;
//led灯命令处理
if(memcmp(p,"led_red_on",strlen("led_red_on")) == 0){
LED_ON;
}else if(memcmp(p,"led_red_off",strlen("led_red_off")) == 0){
LED_OFF;
}
return 0;
}
=== 4.USB_DEVICE初始化函数 ===
void MX_USB_DEVICE_Init(void)
{
/* 初始化USB设备库，添加支持的类并启动该库 */
if (USBD_Init(&hUsbDeviceFS, &FS_Desc, DEVICE_FS) != USBD_OK)
{
Error_Handler();
}//初始化设备堆栈并加载类驱动程序
if (USBD_RegisterClass(&hUsbDeviceFS, &USBD_HID) != USBD_OK)
{
Error_Handler();
}//将类驱动程序链接到Device Core
if (USBD_Start(&hUsbDeviceFS) != USBD_OK)
{
Error_Handler();
}//启动USB Device Core.
HAL_PWREx_EnableUSBVoltageDetector(); //启用USB电压电平检测器。
}
=== 5.USB HID初始化 ===
static uint8_t USBD_HID_Init(USBD_HandleTypeDef *pdev, uint8_t cfgidx)
{
/* Open EP IN */
USBD_LL_OpenEP(pdev, HID_EPIN_ADDR, USBD_EP_TYPE_INTR, HID_EPIN_SIZE);
//打开低级驱动程序的端点
pdev->ep_in[HID_EPIN_ADDR & 0xFU].is_used = 1U;
pdev->pClassData = USBD_malloc(sizeof(USBD_HID_HandleTypeDef));
if (pdev->pClassData == NULL)
{
return USBD_FAIL;
}
((USBD_HID_HandleTypeDef *)pdev->pClassData)->state = HID_IDLE;
return USBD_OK;
}
=== 6.USB HID上位机C#部分源码 ===
* 此上位机测试软件使用Microsoft Visual Studio开发平台编写，用于实现上位机和下位机的双向数据传输，部分源码如下：
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows.Forms;
namespace usb_hid
{
public partial class Form1 : Form
{
usb_hid_class usbhid = null;
bool red_flag = true;
public Form1()
{
InitializeComponent();
usbhid = new usb_hid_class();
button_red_on.Enabled = false;
usbhid.DataReceived += usb_hid_data_receive;
usbhid.DeviceRemoved += usb_hid_device_remove;
}
void usb_hid_device_remove(object sender, EventArgs e)
{
if (InvokeRequired)
{
Invoke(new EventHandler(usb_hid_device_remove), new object[] { sender, e });
}
else
{
MessageBox.Show("设备移除", "提示");
}
}
void usb_hid_data_receive(object sender, EventArgs e)
{
int temp;
string str;
report myRP = (report)e;
if (InvokeRequired)
{
try
{
Invoke(new EventHandler(usb_hid_data_receive), new object[] { sender, e });
}
catch (Exception)
{
return;
}
}
else
{
str = usb_hid_class.ByteToHexString(myRP.reportBuff);
temp = str.IndexOf("key:");
if (temp >= 0)
{
key_display.Text = str.Substring(4, str.Length - 4);
key_display.Select(key_display.TextLength, 0);
key_display.ScrollToCaret();
}
}
}
private void button_connect_Click(object sender, EventArgs e)
{
int temp;
foreach (string device in usbhid.GetDeviceList())
{
temp = device.IndexOf("#vid_0483&pid_5720#");
if (temp >= 0)
{
usbhid.OpenUSBHid(device);
button_red_on.Enabled = true;
button_green_on.Enabled = true;
button_blue_on.Enabled = true;
return;
}
}
MessageBox.Show("未发现设备", "提示");
}
private void button_red_on_Click(object sender, EventArgs e)
{
string data;
if (red_flag)
{
red_flag = false;
button_red_on.Text = "红灯灭";
data = " led_red_on";
while (data.Length < 65)
{
data += ' ';
}
usbhid.WriteUSBHID(data);
}
else
{
red_flag = true;
button_red_on.Text = "红灯亮";
data = " led_red_off";
while (data.Length < 65)
{
data += ' ';
}
usbhid.WriteUSBHID(data);
}
}
private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
{
}
}
}
==== 五、 实验步骤 ====
- 把仿真器与iCore4TX的SWD调试口相连（直接相连或者通过转接器相连）；
- 把iCore4TX（USB DEVICE）通过Micro USB线与计算机相连，为iCore4TX供电；
- 打开Keil MDK 开发环境，并打开本实验工程；
- 烧写程序到iCore4TX上；
- 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\soft\usb_hid.exe 进行验证。
==== 六、 实验现象 ====
* 点击测试软件的LED控制按钮，iCore4TX上的LED灯状态将发生变化，按下iCore4TX扩展板上的ARM-KEY，按键状态栏将显示按键的状态。（如下图所示）
{{ :icore4tx:icore4tx_arm_hal_38_2.png?direct |}}