原创 STM32学习笔记USB HID ―STM32 USB HID固件学习分析

STM32学习笔记USB HID

―――――STM32 USB HID固件学习分析

1.系统复位和上电复位

发生系统复位或者上电复位时，应用程序首先需要做的是提供USB 模块所需要的

时钟信号，然后清除复位信号，使程序可以访问USB 模块的寄存器。复位之后的

初始化流程如下所述：

首先，由应用程序激活寄存器单元的时钟，再配置设备时钟管理逻辑单元的相关

控制位，清除复位信号.

void USB_Init (void) {

  RCC->APB1ENR |= (1 << 23);                /* enable clock for USB时钟信号*/

  /* Enable USB Interrupts */

  NVIC->IPR [5] |= 0x00000010;              /* set priority lower than SVC */

  NVIC->ISER[0] |= (1 << (USB_LP_CAN_RX0_IRQChannel & 0x1F));

  /* Control USB connecting via SW */

  RCC->APB2ENR |= (1 << 5);                 /* enable clock for GPIOD */

}

2. 开启模拟单元，使USB处于复位状态，直到模拟但愿准备完毕。

    其次，必须配置CNTR 寄存器的PDWN 位用以开启USB 收发器相关的模拟部

分，程序体现CNTR = CNTR_FRES;模拟单元准备完毕后，程序复位撤销，即一次复位操作。然后使能复位中断，那么主机将会检测到USB设备的复位，给出复位事件给USB设备。

void USB_Connect (BOOL con) {

 //==============================================================

  GPIO_InitTypeDef m_GPIO_InitTypeDef;

  m_GPIO_InitTypeDef.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_2;

  m_GPIO_InitTypeDef.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出

  m_GPIO_InitTypeDef.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;//速度2M 

  GPIO_Init(GPIOD,&m_GPIO_InitTypeDef);

  //===============================================================

  //让usb处于复位状态，让USB模拟电路准备

  CNTR = CNTR_FRES;                         /* Force USB Reset */

  ISTR = 0;                                 /* Clear Interrupt Status */

  if (con)   //:连接USB

  {//清除USB复位信号，向USB主机发送"恢复请求",并且使能复位中断请求

   //则当USB主机向本机发送“恢复请求”后，相应中断，并调用USB_Reset函数.

   //说明：如果此操作在1－15ms有效,USB主机将对USB模块发出"唤醒操作"

    CNTR = CNTR_RESETM;                     /* USB Reset Interrupt Mask */

    GPIO_SetBits(GPIOD,GPIO_Pin_2);

  }

  else     //:断开USB

  {//清除USB复位信号,关闭USB电源

    CNTR = CNTR_FRES | CNTR_PDWN;           /* Switch Off USB Device */

    GPIO_ResetBits(GPIOD,GPIO_Pin_2);

  }

}

3．USB主机发送给USB device复位事件，STM32的复位事件

 void USB_Reset (void) {

/* Double Buffering is not yet supported              */

  ISTR = 0;                                 /* Clear Interrupt Status */

  //:CNTR_RESETM在使能连接时被中断使能

  //:CNTR_CTRM此处添加(正确传输中断使能==>某个端点成功完成一次传输.)

//:下一次事件中断将检测CNTR_CTRM中断

  //  究竟是哪个端点成功传输(ISTR:EP_ID[3:0]),数据方向(ISTR:DIR)

  CNTR = CNTR_CTRM | CNTR_RESETM |

         (USB_SUSPEND_EVENT ? CNTR_SUSPM   : 0) |

         (USB_WAKEUP_EVENT  ? CNTR_WKUPM   : 0) |

         (USB_ERROR_EVENT   ? CNTR_ERRM    : 0) |

         (USB_ERROR_EVENT   ? CNTR_PMAOVRM : 0) |

         (USB_SOF_EVENT     ? CNTR_SOFM    : 0) |

         (USB_SOF_EVENT     ? CNTR_ESOFM   : 0);

  FreeBufAddr = EP_BUF_ADDR;                //自由缓冲区地址

  BTABLE = 0x00;                            /* set BTABLE Address */

  /* Setup Control Endpoint 0 */

  pBUF_DSCR->ADDR_TX = FreeBufAddr;        //:

  FreeBufAddr += USB_MAX_PACKET0;     //:

  pBUF_DSCR->ADDR_RX = FreeBufAddr;        //:

  FreeBufAddr += USB_MAX_PACKET0;     //:

  if (USB_MAX_PACKET0 > 62)

  {

    pBUF_DSCR->COUNT_RX = ((USB_MAX_PACKET0 << 5) - 1) | 0x8000;

  }

  else

  {

    pBUF_DSCR->COUNT_RX =   USB_MAX_PACKET0 << 9;

  }

  //配置端点0：

  //1：   EP_CONTROL(控制端点) bit[10:9](EP_TYPE[1:0])

  //2:  EP_RX_VALID(数据接受状态位)bit[13:12](STAT_RX[1:0])       ==>端点可用于接受

  EPxREG(0) = EP_CONTROL | EP_RX_VALID;    

  //设置USB地址为0

  DADDR = DADDR_EF | 0;                     /* Enable USB Default Address */

}

4.  STM32的中断函数

  void USB_LP_CAN_RX0_IRQHandler (void)

{

  DWORD istr, num, val;

  istr = ISTR;

/*==========USB Reset Request=============*/

  if (istr & ISTR_RESET)

  {

    USB_Reset();

    #if USB_RESET_EVENT

       USB_Reset_Event();

    #endif

    ISTR = ~ISTR_RESET;

       #ifdef Debug_Uart

       printf("USB_RESET_EVENT\n");

       #endif

  }

//……………略过一些程序………………

/*==========EndpointInterrupts===========================================*/

  while ((istr = ISTR) & ISTR_CTR)

  {//istr = ISTR：表示不是前面用到的中断

   //:CNTR_CTRM表示某个端点成功完成一次传输.在复位中使能此中断

//:第一次进入这个中断后，开始枚举，枚举一般都是端点0的

//USB_EVT_IN、USB_EVT_SETUP事件。USB_EVT_IN是USB_EVT_SETUP事件需要//返回相应数据而使用的。枚举事务几乎都是USB_EVT_SETUP事务。

  //  究竟是哪个端点成功传输(ISTR:EP_ID[3:0]),数据方向(ISTR:DIR)

    ISTR = ~ISTR_CTR;

    num = istr & ISTR_EP_ID;  //num端点号

//========================

//#define EPxREG(x)       REG(USB_BASE_ADDR + 4*(x))   /* EndPoint Registers */

//#define REG(x)          (*((volatile unsigned int *)(x)))

//:通过前面两句知道val = EPxREG(num);就是读取端点num寄存器的值。

    val = EPxREG(num);

    if (val & EP_CTR_RX)

       {//:端口num  EP_CTR_RX正确接受标志

       //bit[10:9]=EP_TYPE[1:0]:端点类型

      EPxREG(num) = val & ~EP_CTR_RX & EP_MASK;     //清除相关标志位

      if (USB_P_EP[num])

         {

        if (val & EP_SETUP)

              {//如果使SETUP包             

          USB_P_EP[num](USB_EVT_SETUP);

        }

              else

              {//否则为OUT包

          USB_P_EP[num](USB_EVT_OUT);

        }

      }

    }

    if (val & EP_CTR_TX)

       {//::端口num  EP_CTR_TX正确发送标志

      EPxREG(num) = val & ~EP_CTR_TX & EP_MASK;

      if (USB_P_EP[num])

         {//为IN包

        USB_P_EP[num](USB_EVT_IN);

      }

    }

  }

}

5．枚举过程分析。

   5．1 说明：枚举使用端点0，在void USB_EndPoint0 (DWORD event)函数处理。

        STM32USB枚举串口调试打印输出：

        USB_RESET_EVENT

        USB_RESET_EVENT

        USB_Suspend

        USB_RESET_EVENT

        USB_WakeUp

        USB_EVT_SETUP

        ...REQUEST_STANDARD

        ......USB_REQUEST_GET_DESCRIPTOR

        USB_EVT_IN

        USB_RESET_EVENT

        USB_EVT_SETUP

        ...REQUEST_STANDARD

        ......USB_REQUEST_SET_ADDRESS

        USB_EVT_SETUP

        ...REQUEST_STANDARD

        ......USB_REQUEST_GET_DESCRIPTOR

        USB_EVT_IN

        USB_EVT_IN

        USB_EVT_IN

        USB_EVT_SETUP

        ...REQUEST_STANDARD

        ......USB_REQUEST_GET_DESCRIPTOR

        USB_EVT_IN

        USB_EVT_IN

        USB_EVT_SETUP

        ...REQUEST_STANDARD

        ......USB_REQUEST_GET_DESCRIPTOR

        USB_EVT_IN

        USB_EVT_RUUSBEUUUSB_EVT

        UUSBUUSUSBCUUSB.USUSB_EVT_SETUP

        ...REQUEST_STUUUSB.SUSB_PUNUSB__USB_EVT_SETUP

        ...REQUEST_CLASS

        ......REQUEST_TO_INTERFACE

        USB_EVT_SETUP

        ...REQUEST_STANDARD

        ......USB_REQUEST_GET_DESCRIPTOR

        USB_EVUE

  5．2 端点0 USB_EVT_SETUP事件函数分析说明

       5.2.1 void USB_EndPoint0 (DWORD event)程序结构：

<!--[if !vml]-->
<!--[endif]-->

        在枚举时，USB_EVT_OUT包没有使用，只使用了

USB_EVT_IN、USB_EVT_SETUP

5.2.2  USB_EVT_IN分析

<!--[if !vml]-->
<!--[endif]-->

可查看函数USB_DataInStage()功能为传送通道EndPoint0的数据。在USB_EVT_IN事件中只需要传输在枚举时需要的数据到USB主机，需要传输的数据都时在枚举事务中与USB主机商量好的长度。

       5.2.3 USB_EVT_SETUP分析 

           A.

<!--[if !vml]-->
<!--[endif]-->

分析：USB_SetupStage()函数为将端点0的数据读到SetupPacket变量。SetupPacket定义格式如下：

typedef __packed struct _USB_SETUP_PACKET {

  REQUEST_TYPE   bmRequestType;

  BYTE            bRequest;

  WORD_BYTE     wValue;

  WORD_BYTE     wIndex;

  WORD           wLength;

} USB_SETUP_PACKET;

可以看到这为一个USB总线Setup包格式，具体可参照USB协议第9章。

SetupPacket.wLength这个域表明第二阶段的数据传输长度。传输方向由bmRequstType域的Direction位指出。wLength域为0则表明无数据传输。在输入请求下，设备返回的数据长度不应多于wLength，但可以少于。在输出请求下，wLength指出主机发出的确切数据量。如果主机发送多于wLength的数据，设备做出的响应是无定义的。

比如响应一个GET_DESCRIPTOR的setup包，则下一阶段需要传回

GET_DESCRIPTOR的内容，而这个内容时固定的，这时长度就为

SetupPacket.wLengt，说明下一个阶段为GET_DESCRIPTOR数据传入USB主机（一个USB_EVT_IN事务实现），那在GET_DESCRIPTOR的内容的地址给EP0Data的地址(后面说明会指明在哪儿)，而长度在这儿指定。则下一个IN事务直接传输这个EP0Data的内容，直到将EP0Data.Count数据传输完毕。

B.下面内容均可参考USB协议第9章内容(将已附件格式打包)。

<!--[if !vml]-->
<!--[endif]-->

分析：bmRequestType(D6..5: 种类)00=标准请求:用于枚举

                              01=类  :指定类 的OUT/IN事务

                              02=厂商

C.由于在枚举时几乎都是用标准请求的。所以只是分析REQUEST_STANDARD请求