如何修改STM32的USB例程为自己所用

约定不等于承诺〃 2022-08-27 12:47 119阅读 0赞

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   在万利学习板自带的演示例程中，有几个USB的例程。如果我们想实现一个USB功能，可以拿里面的例子来改。  
   那么具体要改哪些地方呢？首先要改各种描述符，然后是具体的数据处理。我们拿USB摇杆鼠标范例来修改，把它改成USB键盘。该范例在目录/Manley/EKBoard/EKSTM32F/USBDemo(8M osc)/USBDemo/USBLib/demos/JoyStickMouse下，将JoyStickMouse复制一份，改名为USBKeyboard，以用来修改。  
   描述符在文件usb\_desc.c中。第一个要改的是设备描述符。设备描述符的结构都标准的，长度也是固定的。范例中的USB设备描述符如下：  
/\* USB Standard Device Descriptor \*/  
const u8 Joystick\_DeviceDescriptor\[JOYSTICK\_SIZ\_DEVICE\_DESC\]=  
\{  
0x12,                       /\*bLength \*/  
USB\_DEVICE\_DESCRIPTOR\_TYPE, /\*bDescriptorType\*/  
0x00,                       /\*bcdUSB \*/  
0x02,  
0x00,                       /\*bDeviceClass\*/  
0x00,                       /\*bDeviceSubClass\*/  
0x00,                       /\*bDeviceProtocol\*/  
0x40,                       /\*bMaxPacketSize40\*/  
0x83,                       /\*idVendor (0x0483)\*/  
0x04,  
0x10,                       /\*idProduct = 0x5710\*/  
0x57,  
0x00,                       /\*bcdDevice rel. 2.00\*/  
0x02,  
1,   /\*Index of string descriptor describing  
                            manufacturer \*/  
2,  /\*Index of string descriptor describing  
                          product\*/  
3,       /\*Index of string descriptor describing the  
                    device serial number \*/  
0x01               /\*bNumConfigurations\*/  
\}; /\* Joystick\_DeviceDescriptor \*/  
我们只需要修改这里的idVendor（即VID）和idProduct（即PID）即可。它们是用来供电脑端识别设备以加载驱动用的，所以必须不能跟现有的设备相冲突。VID和PID都是两字节，低字节在前，高字节在后。例如这里的VID为0x0483，写在里面就是0x83,0x04。我们将VID改成0x1234，将PID改成0x4321，即: 0x34, 0x12, 0x21, 0x43。  
然后再修改配置描述符集合。配置描述符集合包括配置描述符、接口描述符、类特殊描述符（这里是HID描述符）、以及端点描述符。如果你需要增加端点，那么在最后增加就行了，注意要记得修改JOYSTICK\_SIZ\_CONFIG\_DESC的值为配置描述符集合的长度。第一部分为配置描述符。通常这里不需要修改，除非你要改成该配置有多个接口（USB复合设备），那么应该修改bNumInterfaces，需要多少个就改成多少个，这里只有一个接口，所以值为1。第二部分为接口描述符，在接口描述符中决定该接口所实现的功能，例如HID设备，或者是大容量存储设备等等。其中bInterfaceNumber为该接口的编号，从0开始。这里只有一个接口，所以它的值为0，如果又更多的接口，则依次编号。注意一个接口完整结束（包括该接口下的类特殊描述符和端点描述符）后，才开始一个新的接口。bNumEndpoints为该接口所使用的端点数目（不包括端点0），原来的程序是实现鼠标功能的，所以只有一个输入端点。我们这里增加一个输出端点，用来控制LED（键盘上有大写字母锁定、小键盘数字键锁定等指示灯），因此将bNumEndpoints改为2。bInterfaceClass为接口所使用的类，这里指定为HID设备，USB键盘和鼠标都是HID设备，这里不用修改，如果你要实现其它设备，请根据USB协议所规定的类来修改。bInterfaceSubClass为接口所使用的子类，在HID设备类下规定了两种子类，系统引导时能用的和不能用的，这里为1，表示系统引导时能使用。bInterfaceProtocol为接口的协议，原来为鼠标，这里改为1，键盘。第三部分为HID描述符，只有HID设备才有，如果你要修改成其它设备，则用其它设备的类特殊描述符代替或者没有，在这里不用做修改。第四部分为输入端点1的端点描述符，原来代码中，设置的端点最大包长度（wMaxPacketSize）为4字节，我们将其改成8字节。另外，我们再增加一个输出端点1，将最后的输入端点1描述符复制一份，然后修改地址（bEndpointAddress）为0x01，这表示该端点为输出端点，地址为1。由bEndpointAddress的最高位表示方向，1为输入，0为输出，最后4位表示地址。最后，要记得在usb\_desc.h文件中修改JOYSTICK\_SIZ\_CONFIG\_DESC的长度为41，因为我们增加了7字节。实际修改好的配置描述符集合如下：  
/\* USB Configuration Descriptor \*/  
/\* All Descriptors (Configuration, Interface, Endpoint, Class, Vendor \*/  
const u8 Joystick\_ConfigDescriptor\[JOYSTICK\_SIZ\_CONFIG\_DESC\] =  
\{  
//以下为配置描述符  
0x09, /\* bLength: Configuation Descriptor size \*/  
USB\_CONFIGURATION\_DESCRIPTOR\_TYPE, /\* bDescriptorType: Configuration \*/  
JOYSTICK\_SIZ\_CONFIG\_DESC,  
/\* wTotalLength: Bytes returned \*/  
0x00,  
0x01,         /\*bNumInterfaces: 1 interface\*/  
0x01,         /\*bConfigurationValue: Configuration value\*/  
0x00,         /\*iConfiguration: Index of string descriptor describing  
               the configuration\*/  
0xC0,         /\*bmAttributes: self powered \*/  
0x32,         /\*MaxPower 100 mA: this current is used for detecting Vbus\*/  
//以下为接口描述符  
/\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\* Descriptor of Joystick Mouse interface \*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*/  
/\* 09 \*/  
0x09,         /\*bLength: Interface Descriptor size\*/  
USB\_INTERFACE\_DESCRIPTOR\_TYPE,/\*bDescriptorType: Interface descriptor type\*/  
0x00,         /\*bInterfaceNumber: Number of Interface\*/  
0x00,         /\*bAlternateSetting: Alternate setting\*/  
0x02,         /\*bNumEndpoints\*/  
0x03,         /\*bInterfaceClass: HID\*/  
0x01,         /\*bInterfaceSubClass : 1=BOOT, 0=no boot\*/  
0x01,         /\*bInterfaceProtocol : 0=none, 1=keyboard, 2=mouse\*/  
0,            /\*iInterface: Index of string descriptor\*/  
//以下为HID描述符  
/\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\* Descriptor of Joystick Mouse HID \*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*/  
/\* 18 \*/  
0x09,         /\*bLength: HID Descriptor size\*/  
HID\_DESCRIPTOR\_TYPE, /\*bDescriptorType: HID\*/  
0x00,         /\*bcdHID: HID Class Spec release number\*/  
0x01,  
0x00,         /\*bCountryCode: Hardware target country\*/  
0x01,         /\*bNumDescriptors: Number of HID class descriptors to follow\*/  
0x22,         /\*bDescriptorType\*/  
JOYSTICK\_SIZ\_REPORT\_DESC,/\*wItemLength: Total length of Report descriptor\*/  
0x00,  
  
//以下为输入端点1描述符  
/\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\* Descriptor of Joystick Mouse endpoint \*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*/  
/\* 27 \*/  
0x07,          /\*bLength: Endpoint Descriptor size\*/  
USB\_ENDPOINT\_DESCRIPTOR\_TYPE, /\*bDescriptorType:\*/  
0x81,          /\*bEndpointAddress: Endpoint Address (IN)\*/  
0x03,          /\*bmAttributes: Interrupt endpoint\*/  
0x08,          /\*wMaxPacketSize: 8 Byte max \*/  
0x00,  
0x20,          /\*bInterval: Polling Interval (32 ms)\*/  
//以下为输出端但1描述符  
/\* 34 \*/  
0x07,          /\*bLength: Endpoint Descriptor size\*/  
USB\_ENDPOINT\_DESCRIPTOR\_TYPE, /\*bDescriptorType:\*/  
0x01,          /\*bEndpointAddress: Endpoint Address (OUT)\*/  
0x03,          /\*bmAttributes: Interrupt endpoint\*/  
0x08,          /\*wMaxPacketSize: 8 Byte max \*/  
0x00,  
0x20,          /\*bInterval: Polling Interval (32 ms)\*/  
/\* 41 \*/  
\};  
接下来，还需要修改报告描述符，报告描述符比较复杂，这里就不详述了，直接给出修改好的报告描述符如下：  
const u8 Joystick\_ReportDescriptor\[JOYSTICK\_SIZ\_REPORT\_DESC\] =  
\{  
0x05, 0x01, // USAGE\_PAGE (Generic Desktop)  
0x09, 0x06, // USAGE (Keyboard)  
0xa1, 0x01, // COLLECTION (Application)  
0x05, 0x07, //     USAGE\_PAGE (Keyboard/Keypad)  
0x19, 0xe0, //     USAGE\_MINIMUM (Keyboard LeftControl)  
0x29, 0xe7, //     USAGE\_MAXIMUM (Keyboard Right GUI)  
0x15, 0x00, //     LOGICAL\_MINIMUM (0)  
0x25, 0x01, //     LOGICAL\_MAXIMUM (1)  
0x95, 0x08, //     REPORT\_COUNT (8)  
0x75, 0x01, //     REPORT\_SIZE (1)  
0x81, 0x02, //     INPUT (Data,Var,Abs)  
0x95, 0x01, //     REPORT\_COUNT (1)  
0x75, 0x08, //     REPORT\_SIZE (8)  
0x81, 0x03, //     INPUT (Cnst,Var,Abs)  
0x95, 0x06, //   REPORT\_COUNT (6)  
0x75, 0x08, //   REPORT\_SIZE (8)  
0x25, 0xFF, //   LOGICAL\_MAXIMUM (255)  
0x19, 0x00, //   USAGE\_MINIMUM (Reserved (no event indicated))  
0x29, 0x65, //   USAGE\_MAXIMUM (Keyboard Application)  
0x81, 0x00, //     INPUT (Data,Ary,Abs)  
0x25, 0x01, //     LOGICAL\_MAXIMUM (1)  
0x95, 0x05, //   REPORT\_COUNT (5)  
0x75, 0x01, //   REPORT\_SIZE (1)  
0x05, 0x08, //   USAGE\_PAGE (LEDs)  
0x19, 0x01, //   USAGE\_MINIMUM (Num Lock)  
0x29, 0x02, //   USAGE\_MAXIMUM (Caps Lock)  
0x91, 0x02, //   OUTPUT (Data,Var,Abs)  
0x95, 0x01, //   REPORT\_COUNT (1)  
0x75, 0x06, //   REPORT\_SIZE (6)  
0x91, 0x03, //   OUTPUT (Cnst,Var,Abs)  
0xc0        // END\_COLLECTION  
\};  
该报告描述符说明输入报告为8字节，第一字节为特殊键，用位图表示，第二字节保留，第三至第八字节为普通按键。我们将原来的摇杆功能改成键盘上的4个方向键，中键选择键为回车键，另外KEY2和KEY3分别做大写字母锁定键和数字锁锁定键。输出报告为1字节，其中最低两位分别为Num Lock灯和Caps Lock灯。  
Joystick\_StringLangID描述符不用修改，Joystick\_StringVendor、Joystick\_StringProduct分别为厂商字符串和设备字符串，不改也可以，但是显示出来就是原来的内容，最好还是自己修改下。这里使用的是Unicode编码，可以直接使用圈圈以前写小程序自动生成该描述符，该工具的地址为：http://computer00.21ic.org/user1/2198/archives/2007/42769.html。Joystick\_StringSerial为产品序列号，它也是Unicode编码，这里可以不用修改，当然你修改也可以。这里我将厂商字符串改成“电脑圈圈的家当”，产品字符串改成“电脑圈圈修改的简易USB键盘”。  
好了，描述符改完了，就需要去修改数据处理了。我们启用了一个新的端点，端点1输出，原来的程序中并未对它进行初始化，所以我们需要先增加对端点1输出的初始化。在usb\_prop.c文件中，找到void Joystick\_Reset(void)函数，该函数是负责初始化端点的。原来对端点1输入的初始化设置为4字节，我们将它改成8字节。并增加对端点输出的初始化，最终修改的代码部分如下：  
  /\* Initialize Endpoint In 1 \*/  
  SetEPType(ENDP1, EP\_INTERRUPT); //初始化为中断端点类型  
  SetEPTxAddr(ENDP1, ENDP1\_TXADDR); //设置发送数据的地址  
  SetEPTxCount(ENDP1, 8); //设置发送的长度  
//  SetEPRxStatus(ENDP1, EP\_RX\_DIS);  
  SetEPTxStatus(ENDP1, EP\_TX\_NAK); //设置端点处于忙状态  
    
  /\* Initialize Endpoint Out 1 \*/  
  SetEPRxAddr(ENDP1, ENDP1\_RXADDR); //设置接收数据的地址  
  SetEPRxCount(ENDP1, 1);  //设置接收长度  
  SetEPRxStatus(ENDP1, EP\_RX\_VALID); //设置端点有效，可以接收数据  
需要在usb\_conf.h中增加对ENDP1\_RXADDR的定义：  
\#define ENDP1\_RXADDR        (0xD8)  
然后，修改原来在main函数中发送数据的处理。这里我们使用圈圈前几天写的按键及摇杆驱动（见http://blog.ednchina.com/computer00/142610/message.aspx）。  
修改主循环中的内容如下：  
  while (1)  
  \{  
    DelayXms(5);  //延时5ms  
    KeyScan(); //扫描一次键盘  
    if (KeyUp||KeyDown)  
    \{  
      Joystick\_Send(KeyPress); //发送按键  
      KeyUp="0";  //清除事件  
      KeyDown="0";  
    \}  
  \}  
然后，在hw\_config.c中修改Joystick\_Send函数，根据不同的按键来发送按键情况，具体怎么修改这里就不说了，最后使用函数  UserToPMABufferCopy将缓冲区中的数据复制到端点1的输出缓冲中，再使用函数SetEPTxValid(ENDP1)使端点1数据有效，从而发送出去。  
对于输出，我们还需要增加一个回调函数来处理，因为原来的输出端点1的回调函数是个空函数。在usb\_conf.h中找到\#define  EP1\_OUT\_Callback   NOP\_Process 一行，它将端点1输出回调函数定义为空处理函数。我们将它删除，换成我们自己的回调处理函数：void EP1\_OUT\_Callback(void);。然后回到main.c中增加该函数的实际代码，它主要用来控制LED的状态。在使用LED之前，当然要记得初始化这些IO口为输出状态，以及使能PC口的时钟，还有前面的键盘扫描也要增加对相应的IO口初始化，这些初始化代码在void Set\_System(void)函数中处理。LED连接在PC口上，在stm32f10x\_conf.h文件中，将\#define \_GPIOC宏使能，原本该宏是被注释掉的，这样会提示GPIOC没有定义。  
处理接收数据的回调函数和发送数据的函数代码分别如下：  
void EP1\_OUT\_Callback(void)  
\{  
u8 DataLen; //保存接收数据的长度  
u8 DataBuffer\[64\]; //保存接收数据的缓冲区  
  
DataLen = GetEPRxCount(ENDP1); //获取收到的长度  
PMAToUserBufferCopy(DataBuffer, ENDP1\_RXADDR, DataLen); //复制数据  
SetEPRxValid(ENDP1); //设置端点有效，以接收下一次数据  
  
if(DataLen==1) //收到一字节的输出报告  
\{  
  //D0位表示数字键盘灯，D1位表示大写字母锁定灯  
  if(DataBuffer\[0\]&0x01)  //数字键盘灯亮  
  \{  
   GPIOC->BSRR=(1<<6); //亮LED3  
  \}  
  else  
  \{  
   GPIOC->BRR=(1<<6); //灭LED3  
  \}  
  if(DataBuffer\[0\]&0x02) //大写字母锁定键  
  \{  
   GPIOC->BSRR=(1<<7); //亮LED2  
  \}  
  else  
  \{  
   GPIOC->BRR=(1<<7); //灭LED2  
  \}  
\}  
\}  
  
void Joystick\_Send(u8 Keys)  
\{  
  u8 Buffer\[8\] = \{0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0\};  
  u8 i;  
  i="2";  
    
  //对各个按键进行处理。注意，由于这里的摇杆5个按键  
  //不可能同时按下，所以返回的普通键数量不会超过6个。  
  //如果你的键盘同时按下的普通键能够超过6个的话，就需要做  
  //点特殊处理了，将后面6字节全部设置为0xFF，表示按键无法识别。  
  if(Keys&KEY\_UP)  
  \{  
   Buffer\[i\]=0x52; //Keyboard UpArrow  
   i++;  
  \}  
  if(Keys&KEY\_DOWN)  
  \{  
   Buffer\[i\]=0x51; //Keyboard DownArrow  
   i++;  
  \}  
  if(Keys&KEY\_LEFT)  
  \{  
   Buffer\[i\]=0x50; //Keyboard LeftArrow  
   i++;  
  \}  
  if(Keys&KEY\_RIGHT)  
  \{  
   Buffer\[i\]=0x4F; //Keyboard RightArrow  
   i++;  
  \}  
  if(Keys&KEY\_2)  
  \{  
   Buffer\[i\]=0x39; //Keyboard Caps Lock  
   i++;  
  \}  
  if(Keys&KEY\_3)  
  \{  
   Buffer\[i\]=0x53; //Keypad Num Lock and Clear  
   i++;  
  \}  
  if(Keys&KEY\_SEL)  
  \{  
   Buffer\[i\]=0x28; //Keyboard Return (ENTER)  
  \}  
  /\*copy mouse position info in ENDP1 Tx Packet Memory Area\*/  
  UserToPMABufferCopy(Buffer, GetEPTxAddr(ENDP1), 8);  
  /\* enable endpoint for transmission \*/  
  SetEPTxValid(ENDP1);  
\}  
程序运行后，可在设备管理器中看到新增加的USB人体学输入设备和一个键盘设备。如下图：  
  
[![ourdev_374346.GIF][]][http_blog.ednchina.com_computer00_143918_message.aspx]  
  (原文件名:KeyBoard.GIF)

[http_blog.ednchina.com_computer00_143918_message.aspx]: http://blog.ednchina.com/computer00/143918/message.aspx
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