原创 USB的“JoyStickMouse”例程分析01

<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

一、USB的“JoyStickMouse”例程结构分析

1、例程的结构

（1）底层结构

包括5个文件：usb_core.c（USB总线数据处理的核心文件），usb_init.c，usb_int.c（用于端点数据输入输入中断处理），usb_mem.c（用于缓冲区操作），usb_regs.c（用于寄存器操作）。它们都包含了头文件“usb_lib.h”。在这个头文件中，又有以下定义：

#include "usb_type.h"

#include "usb_regs.h"

#include "usb_def.h"

#include "usb_core.h"

#include "usb_init.h"

#include "usb_mem.h"

#include "usb_int.h"

usb_lib.h中又包含了七个头文件，其中usb_type.h中主要是用typedef为stm32支持的数据类型取一些新的名称。usb_def.h中主要是定义一些相关的数据类型。

还有一个未包含在usb_lib.h中的头文件，usb_conf.h用于USB设备的配置。

（2）上层结构

上层结构总共5个文件：hw_config.c（用于USB硬件配置）、usb_pwr.c（用于USB连接、断开操作）、usb_istr.c（直接处理USB中断）、usb_prop.c（用于上层协议处理，比如HID协议，大容量存储设备协议）、usb_desc.c（具体设备的相关描述符定义和处理）。

可见，ST的USB操作库结构十分清晰明了，我先不准备直接阅读源代码。而是先利用MDK的软件模拟器仿真执行，先了解一下设备初始化的流程。

2、设备初始化所做的工作

（1）Set_System(void)

这个是main函数中首先调用的函数，它位于hw_config.c文件中。它的主要功能是初始化时钟系统、使能相关的外围设备电源。

配置了JoyStickMouse所用到的5个按键，并且配置了两个EXTI中断，一个是用于把USB从挂起模式唤醒，还有一个用途未知。

（2）USB_Interrupts_Config();

这个是main函数中调用的第二个函数，它也位于hw_config.c文件中。主要功能是配置USB所用到的中断。

跟踪到代码中，主要设配置了USB低优先级中断和唤醒中断，又有一个EXTI中断功能未知。

（3）Set_USBClock()

这个是main函数中调用的第三个函数，它也位于hw_config.c文件中。它的功能是配置和使能USB时钟。

（4）USB_Init(void)

这个是main函数中调用的第四个函数，它也位于usb_init.c文件中。它初始化了三个全局指针，指向DEVICE_INFO、USER_STANDARD_REQUESTS和DEVICE_PROP结构体。

后面两个是函数指针结构体，里面都是USB请求实现、功能实现的函数指针。

void USB_Init(void)

{

  pInformation = &Device_Info;

  pInformation->ControlState = 2;

  pProperty = &Device_Property;

  pUser_Standard_Requests = &User_Standard_Requests;

  /* Initialize devices one by one */

  pProperty->Init();

}

这三个结构体都是与具体设备枚举和功能实现相关的，定义在usb_prop.c和usb_desc.c文件中。

DEVICE_PROP Device_Property =

  {

    Joystick_init,

    Joystick_Reset,

    Joystick_Status_In,

    Joystick_Status_Out,

    Joystick_Data_Setup,

    Joystick_NoData_Setup,

    Joystick_Get_Interface_Setting,

    Joystick_GetDeviceDescriptor,

    Joystick_GetConfigDescriptor,

    Joystick_GetStringDescriptor,

    0,

    0x40 /*MAX PACKET SIZE*/

  };

USER_STANDARD_REQUESTS User_Standard_Requests =

  {

    Joystick_GetConfiguration,

    Joystick_SetConfiguration,

    Joystick_GetInterface,

    Joystick_SetInterface,

    Joystick_GetStatus,

    Joystick_ClearFeature,

    Joystick_SetEndPointFeature,

    Joystick_SetDeviceFeature,

    Joystick_SetDeviceAddress

  };

Usb_init()函数调用pProperty->Init()（实质上就是Joystick_init）完成设备的初始化。

上层程序调用下次函数是常规性的操作。而下层函数（usb_init相对于usb_prop是输入底层操作文件）调用上层文件函数我们称之为回调。

回调函数的意义在于同一种操作模式、提供不同的回调函数则可以实现不同的功能。Windows中处理消息，好像也用到了这种模式。

回调函数的实现方法是函数指针数组。这是指针的高级应用。

这是函数的代码：

void Joystick_init(void)

{/* Update the serial number string descriptor with the data from the unique  ID*/

  Get_SerialNum();  //获取设备序列号，转变为unicode字符串

  pInformation->Current_Configuration = 0;

  /* Connect the device */

  PowerOn();  //连接USB设备，实质是能让主机检测到了。

  /* USB interrupts initialization */

  _SetISTR(0);               /* clear pending interrupts */

  wInterrupt_Mask = IMR_MSK;

  _SetCNTR(wInterrupt_Mask); /* set interrupts mask */

  bDeviceState = UNCONNECTED;

}

实质上，代码执行到这里，开发板已经可以响应主机发来的数据了。但我还是先把main（）函数的代码看完吧。

（5）SysTick_Config();

这个函数调用主要是为程序中用到的精确延时作配置。

3、进入主循环

进入主循环的工作就两个：

Joystick_Send(JoyState())。

JoyState()用来获取按键的状态。

Joystick_Send(JoyState())用来把按键状态发到主机。当然这里真正的发送工作并不是由该代码完成的。它的工作只是将数据写入IN端点缓冲区，主机的IN令牌包来的时候，SIE负责把它返回给主机。

主要代码如下：

  UserToPMABufferCopy(Mouse_Buffer, GetEPTxAddr(ENDP1), 4);  //从用户复制四个字节到端点1缓冲区，控制端点的输入缓冲区。

  SetEPTxValid(ENDP1); /* enable endpoint for transmission */

4、中断处理过程大致理解

（1）usb_istr()函数中的中断处理简单分析

有用的代码大概以下几段，首先是处理复位的代码，调用设备结构中的复位处理函数。

  wIstr = _GetISTR();

  if (wIstr & ISTR_RESET & wInterrupt_Mask)

  {

    _SetISTR((u16)CLR_RESET); //清复位中断

    Device_Property.Reset();

  }

处理唤醒的代码：

  if (wIstr & ISTR_WKUP & wInterrupt_Mask)

  {

    _SetISTR((u16)CLR_WKUP);

    Resume(RESUME_EXTERNAL);

  }

处理总线挂起的代码：

  if (wIstr & ISTR_SUSP & wInterrupt_Mask)

  {

    if (fSuspendEnabled) /* check if SUSPEND is possible */

    {

      Suspend();

    }

    else

    {

      /* if not possible then resume after xx ms */

      Resume(RESUME_LATER);

    }

    /* clear of the ISTR bit must be done after setting of CNTR_FSUSP */

    _SetISTR((u16)CLR_SUSP);

  }

处理端点传输完成的代码，这段是最重要的，它调用底层usb_int.c（）文件中的CTR_LP（）函数来处理端点数据传输完成中断。

  if (wIstr & ISTR_CTR & wInterrupt_Mask)

  {

    CTR_LP(); /* servicing of the endpoint correct transfer interrupt */

  }