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《APM32芯得》系列内容为用户使用APM32系列产品的经验总结,均转载自21ic论坛极海半导体专区,全文未作任何修改,未经原文作者授权禁止转载。
目录
1、USB设备描述符
2、USB配置描述符
3、USB HID报告描述符
4、修改端点缓存地址
最近在编写DMA_ADC例程的过程中出现了一个中断配置的问题,在ADC采集过程中,结合手册进行ADC连续转换模式配置采集,手册上给出需要进行中断配置的信息,但是真实情况不需要进行中断配置也可以进行ADC连续转换采集,因此,我没过滤掉ADC采集中开启中断配置的信息,开启了ADC中断采集,因此这次以APM32F411官方例程中的DMA_ADC例程,复刻了此次出现的问题。
APM32F103具有USB全速接口,可以做USB从机的多种功能。USB协议中为了提供对多样设备的支持,定义了许多外部设备子类,常见的包括:
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人机交互类设备HID(Human Interface Device)
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通信类设备CDC(Communicate Device Class)
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大容量存储设备MSC(Mass Storage Class)
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视频类设备UVC(USB Video Class)
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音频类设备UAC(USB Audio Class)
HID (Human Interface Device) 是一种用于连接人机交互设备的USB设备类别。它定义了一组通用的协议和规范,用于支持键盘、鼠标、游戏控制器等各种输入设备的连接和交互。
CDC(Communication Device Class)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讯设备)使用的USB子类,常用于虚拟串口。
USB大容量存储设备类(The USB mass storage device class)是一种计算机和移动设备之间的传输协议,它允许一个通用串行总线(USB)设备来访问主机的计算设备,使两者之间进行文件传输,常用于存储器读写和模拟U盘。
SDK中提供的例程就有虚拟串口CDC、鼠标HID、模拟U盘MSC的功能。
除了这些USB做单项功能的,USB还可以配置复合设备,能同时集成了多个不同类型的外设,可以实现多个功能的同时使用
接下来就尝试在极海SDK中增加HID KeyBoard+CDC 虚拟串口的复合设备配置,修改就基于极海APM32F10x_SDK_V1.8中已有的USB_CDC_VirtualCOMPort例程,就不用重新配置虚拟串口部分了。
实现要对USB的描述符进行修改,能让电脑识别出来是个什么设备。
1、USB设备描述符
重点是bDeviceClass改成0xEF,告诉电脑这是个复合设备。
const uint8_t g_usbDeviceDescriptor[USB_DEVICE_DESCRIPTOR_SIZE] ={0x12, /*bLength:长度,设备描述符的长度为18字节*/USBD_DESC_DEVICE, /*bDescriptorType*/0x00,0x02, /*bcdUSB = 2.00 */0xEF, /*bDeviceClass*/0x02, /*bDeviceSubClass*/0x01, /*bDeviceProtocol*/0x40, /*bMaxPacketSize40---------------------------*/0x83,0x05, /*idVendor (0x0583)*/0x50,0x57, /*idProduct = 0x5750*/0x00, /*bcdDevice rel. 2.00*/0x02,1, /*Index of string descriptor describingmanufacturer */2, /*Index of string descriptor describingproduct*/3, /*Index of string descriptor describing thedevice serial number */0x01 /*bNumConfigurations*/};
2、USB配置描述符
这里配置USB的配置描述符、接口描述符和端点描述符。
HID键盘使用两个端点,端点4(IN)和端点4(OUT)
VCP虚拟串口使用三个端点,端点1(IN)、端点1(OUT)和端点2(IN)
const uint8_t g_usbConfigDescriptor[USB_CONFIG_DESCRIPTOR_SIZE] ={0x09, /* bLength: Configuration Descriptor size */USBD_DESC_CONFIGURATION, /* bDescriptorType: Configuration */USB_CONFIG_DESCRIPTOR_SIZE,/* wTotalLength: Bytes returned */0x00,0x03, /* bNumInterfaces: 1 interface */0x01, /* bConfigurationValue: Configuration value */0x00, /* iConfiguration: Index of string descriptor describingthe configuration*/0xC0, /* bmAttributes: Self powered */0x32, /* MaxPower 100 mA: this current is used for detecting Vbus *//*************************************功能1 HID键盘**************************************//*IAD描述符*/0x08, //bLength:IAD描述符大小 0x0B, //bDescriptorType:IAD描述符类型0x00, //bFirstInterface:功能1 HID键盘的第一个接口描述符是在总的配置描述符中的第几个从0开始数0x01, //bInferfaceCount:功能1 HID键盘有1个接口描述符0x03, //bFunctionClass:同单HID功能时,设备符中的bDeviceClass0x00, //bFunctionSubClass:同单HID功能时,设备符中的bDeviceSubClass0x01, //bFunctionProtocol:同单HID功能时,设备符中的bDeviceProtocol0x00, //iFunction:字符串描述中关于此设备的索引(个人理解是一个字符串描述符中有比如0~5是功能1的字符串,//6~10是功能2的字符串,如果是功能2的话,此值为6)/************** Descriptor of Custom HID interface ****************//* 09 */0x09, /* bLength: Interface Descriptor size */USBD_DESC_INTERFACE,/* 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, /* nInterfaceProtocol : 0=none, 1=keyboard, 2=mouse */0, /* iInterface: Index of string descriptor *//******************** Descriptor of Custom HID HID ********************//* 18 */0x09, /* bLength: HID Descriptor size */0x21, /* bDescriptorType: HID */0x10, /* bcdHID: HID Class Spec release number */0x01,0x00, /* bCountryCode: Hardware target country */0x01, /* bNumDescriptors: Number of HID class descriptors to follow */0x22, /* bDescriptorType */KEYBOARD_SIZ_REPORT_DESC,//KEYBOARD_SIZ_REPORT_DESC,/* wItemLength: Total length of Report descriptor */0x00,/******************** Descriptor of Custom HID endpoints ******************//* 27 */0x07, /* bLength: Endpoint Descriptor size */USBD_DESC_ENDPOINT, /* bDescriptorType: */0x84, /* bEndpointAddress: Endpoint Address (IN) */0x03, /* bmAttributes: Interrupt endpoint */0x08, /* wMaxPacketSize: 8 Bytes max */0x00,0x20, /* bInterval: Polling Interval (32 ms) *//* 34 */ 0x07, /* bLength: Endpoint Descriptor size */USBD_DESC_ENDPOINT, /* bDescriptorType: *//* Endpoint descriptor type */0x04, /* bEndpointAddress: *//* Endpoint Address (OUT) */0x03, /* bmAttributes: Interrupt endpoint */0x01, /* wMaxPacketSize: 2 Bytes max */0x00,0x20, /* bInterval: Polling Interval (20 ms) *//* 41 *//********************************功能2 VCP虚拟串口*****************************//*IAD描述符*//* Interface Association Descriptor(IAD Descriptor) */ 0x08, /* bLength */0x0B, /* bDescriptorType*/0x01, /* bFirstInterface*/0x02, /* bInterfaceCount*/0x02, /* bFunctionClass --CDC*/0x02, /* bFunctionSubClass*/0x01, /* bFunctionProtocoll*/0x00, /* iFunction *//**VCP虚拟串口**//*Interface Descriptor接口描述符*/0x09, /* bLength: Interface Descriptor size */USBD_DESC_INTERFACE, /* bDescriptorType: Interface *//* Interface descriptor type */0x01, /* bInterfaceNumber: Number of Interface */ //<接口 1>0x00, /* bAlternateSetting: Alternate setting */0x01, /* bNumEndpoints: One endpoints used 该接口非0端点数*/0x02, /* bInterfaceClass: Communication Interface Class */0x02, /* bInterfaceSubClass: Abstract Control Model */0x01, /* bInterfaceProtocol: Common AT commands */0x00, /* iInterface: *//*Header Functional Descriptor类描述符*/0x05, /* bLength: Endpoint Descriptor size */0x24, /* bDescriptorType: CS_INTERFACE */0x00, /* bDescriptorSubtype: Header Func Desc */0x10, /* bcdCDC: spec release number */0x01,/*Call Management Functional Descriptor*/0x05, /* bFunctionLength */0x24, /* bDescriptorType: CS_INTERFACE */0x01, /* bDescriptorSubtype: Call Management Func Desc */0x00, /* bmCapabilities: D0+D1 */0x01, /* bDataInterface: 1 *//*ACM Functional Descriptor*/0x04, /* bFunctionLength */0x24, /* bDescriptorType: CS_INTERFACE */0x02, /* bDescriptorSubtype: Abstract Control Management desc */0x02, /* bmCapabilities *//*Union Functional Descriptor*/0x05, /* bFunctionLength */0x24, /* bDescriptorType: CS_INTERFACE */0x06, /* bDescriptorSubtype: Union func desc */0x00, /* bMasterInterface: Communication class interface */0x01, /* bSlaveInterface0: Data Class Interface *//*Endpoint 2 Descriptor端点描述符*/0x07, /* bLength: Endpoint Descriptor size */USBD_DESC_ENDPOINT, /* bDescriptorType: Endpoint */0x82, /* bEndpointAddress: (IN2) */0x03, /* bmAttributes: Interrupt */VIRTUAL_COM_PORT_INT_SIZE, /* wMaxPacketSize: */0x00,0xFF, /* bInterval: *//*Data class interface descriptor类描述符*/0x09, /* bLength: Endpoint Descriptor size */USBD_DESC_INTERFACE, /* bDescriptorType: */0x02, /* bInterfaceNumber: Number of Interface */0x00, /* bAlternateSetting: Alternate setting */0x02, /* bNumEndpoints: Two endpoints used */0x0A, /* bInterfaceClass: CDC */0x00, /* bInterfaceSubClass: */0x00, /* bInterfaceProtocol: */0x00, /* iInterface: *//*Endpoint 3 Descriptor端点描述符*/0x07, /* bLength: Endpoint Descriptor size */USBD_DESC_ENDPOINT, /* bDescriptorType: Endpoint */0x01, /* bEndpointAddress: (OUT1) */0x02, /* bmAttributes: Bulk */VIRTUAL_COM_PORT_DATA_SIZE, /* wMaxPacketSize: */0x00,0x00, /* bInterval: ignore for Bulk transfer *//*Endpoint 1 Descriptor 端点描述符*/0x07, /* bLength: Endpoint Descriptor size */USBD_DESC_ENDPOINT, /* bDescriptorType: Endpoint */0x81, /* bEndpointAddress: (IN1) */0x02, /* bmAttributes: Bulk */VIRTUAL_COM_PORT_DATA_SIZE, /* wMaxPacketSize: */0x00,0x00 /* bInterval */};
3、USB HID报告描述符
const uint8_t s_hidKeyboardReportDescriptor[HID_REPORT_DESCRIPTOR_SIZE] ={/*short Item D7~D4:bTag;D3~D2:bType;D1~D0:bSize**bTag ---主条目 1000:输入(Input) 1001:输出(Output) 1011:特性(Feature) 1010:集合(Collection) 1100:关集合(End Collection) ** 全局条目 0000:用途页(Usage Page) 0001:逻辑最小值(Logical Minimum) 0010:逻辑最大值(Logical Maximum) 0011:物理最小值(Physical Minimum)** 0100:物理最大值(Physical Maximum) 0101:单元指数(Unit Exponet) 0110:单元(Unit) 0111:数据域大小(Report Size)** 1000:报告ID(Report ID) 1001:数据域数量(Report Count) 1010:压栈(Push) 1011:出栈(Pop) 1100~1111:保留(Reserved)** 局部条目 0000:用途(Usage) 0001:用途最小值(Usage Minimum) 0010:用途最大值(Usage Maximum) 0011:标识符索引(Designator Index)** 0100:标识符最小值(Designator Minimum) 0101:标识符最大值(Designator Maximum) 0111:字符串索引(String Index) 1000:字符串最小值(String Minimum) ** 1001:字符串最大值(String Maximum) 1010:分隔符(Delimiter) 其他:保留(Reserved)**bType---00:主条目(main) 01:全局条目(globle) 10:局部条目(local) 11:保留(reserved)**bSize---00:0字节 01:1字节 10:2字节 11:4字节*///0x05:0000 01 01 这是个全局条目,用途页选择为普通桌面页0x05, 0x01, // USAGE_PAGE (Generic Desktop)//0x09:0000 10 01 这是个全局条目,用途选择为键盘0x09, 0x06, // USAGE (Keyboard)//0xa1:1010 00 01 这是个主条目,选择为应用集合,0xa1, 0x01, // COLLECTION (Application)//0x05:0000 01 11 这是个全局条目,用途页选择为键盘/按键0x05, 0x07, // USAGE_PAGE (Keyboard/Keypad)//0x19:0001 10 01 这是个局部条目,用途的最小值为0xe0,对应键盘上的左ctrl键0x19, 0xe0, // USAGE_MINIMUM (Keyboard LeftControl)//0x29:0010 10 01 这是个局部条目,用途的最大值为0xe7,对应键盘上的有GUI(WIN)键0x29, 0xe7, // USAGE_MAXIMUM (Keyboard Right GUI)//0x15:0001 01 01 这是个全局条目,说明数据的逻辑值最小值为00x15, 0x00, // LOGICAL_MINIMUM (0)//0x25:0010 01 01 这是个全局条目,说明数据的逻辑值最大值为10x25, 0x01, // LOGICAL_MAXIMUM (1)//0x95:1001 01 01 这是个全局条目,数据域的数量为8个0x95, 0x08, // REPORT_COUNT (8)//0x75:0111 01 01 这是个全局条目,每个数据域的长度为1位0x75, 0x01, // REPORT_SIZE (1) //0x81:1000 00 01 这是个主条目,有8*1bit数据域作为输入,属性为:Data,Var,Abs0x81, 0x02, // INPUT (Data,Var,Abs)//0x95:1001 01 01 这是个全局条目,数据域的数量为1个0x95, 0x01, // REPORT_COUNT (1)//0x75:0111 01 01 这是个全局条目,每个数据域的长度为8位0x75, 0x08, // REPORT_SIZE (8)//0x81:1000 00 01 这是个主条目,有1*8bit数据域作为输入,属性为:Cnst,Var,Abs0x81, 0x03, // INPUT (Cnst,Var,Abs)//0x95:1001 01 01 这是个全局条目,数据域的数量为6个0x95, 0x06, // REPORT_COUNT (6)//0x75:0111 01 01 这是个全局条目,每个数据域的长度为8位0x75, 0x08, // REPORT_SIZE (8)//0x25:0010 01 01 这是个全局条目,逻辑最大值为2550x25, 0xFF, // LOGICAL_MAXIMUM (255)//0x19:0001 10 01 这是个局部条目,用途的最小值为00x19, 0x00, // USAGE_MINIMUM (Reserved (no event indicated))//0x29:0010 10 01 这是个局部条目,用途的最大值为0x650x29, 0x65, // USAGE_MAXIMUM (Keyboard Application)//0x81:1000 00 01 这是个主条目,有6*8bit的数据域作为输入,属相为属性为:Data,Var,Abs0x81, 0x00, // INPUT (Data,Ary,Abs)//0x25:0010 01 01 这是个全局条目,逻辑的最大值为10x25, 0x01, // LOGICAL_MAXIMUM (1)//0x95:1001 01 01 这是个全局条目,数据域的数量为20x95, 0x02, // REPORT_COUNT (2)//0x75:0111 01 01 这是个全局条目,每个数据域的长度为1位0x75, 0x01, // REPORT_SIZE (1)//0x05:0000 01 01 这是个全局条目,用途页选择为LED页0x05, 0x08, // USAGE_PAGE (LEDs)//0x19:0001 10 01 这是个局部条目,用途的最小值为0x01,对应键盘上的Num Lock0x19, 0x01, // USAGE_MINIMUM (Num Lock)//0x29:0010 10 01 这是个局部条目,用途的最大值为0x02,对应键盘上的Caps Lock0x29, 0x02, // USAGE_MAXIMUM (Caps Lock)//0x91:1001 00 01 这是个主条目,有2*1bit的数据域作为输出,属性为:Data,Var,Abs0x91, 0x02, // OUTPUT (Data,Var,Abs)//0x95:1001 01 01 这是个全局条目,数据域的数量为1个0x95, 0x01, // REPORT_COUNT (1)//0x75:0111 01 01 这是个全局条目,每个数据域的长度为6bit,正好与前面的2bit组成1字节0x75, 0x06, // REPORT_SIZE (6)//0x91:1001 00 01 这是个主条目,有1*6bit数据域最为输出,属性为:Cnst,Var,Abs0x91, 0x03, // OUTPUT (Cnst,Var,Abs)0xc0 // END_COLLECTION};
4、修改端点缓存地址
在 usb_config.h中,调整每个USB端点分配的地址。
#define ENDP0_RXADDR (0x40)#define ENDP0_TXADDR (0x80)#define ENDP1_TXADDR (0xC0)#define ENDP1_RXADDR (0x0F0)#define ENDP2_TXADDR (0x110)#define ENDP4_RXADDR (0x150)#define ENDP4_TXADDR (0x190)
这时候就完成基本的配置,可以让电脑识别到键盘和虚拟串口的设备,但不能正常使用。
接下来就是代码初始化部分的修改。
基于本来虚拟串口的初始化增加HID配置
void CDC_Init(void){USBD_InitParam_T usbParam;USBD_InitParamStructInit(&usbParam);usbParam.classReqHandler = USBD_ClassHandler;usbParam.stdReqExceptionHandler = KeyBoard_ReportDescriptor;//增加HID配置usbParam.resetHandler = VCP_Reset;usbParam.inEpHandler = USBD_VCP_InEpCallback;usbParam.outEpHandler = USBD_VCP_OutEpCallback;usbParam.pDeviceDesc = (USBD_Descriptor_T *)&g_deviceDescriptor;usbParam.pConfigurationDesc = (USBD_Descriptor_T *)&g_configDescriptor;usbParam.pStringDesc = (USBD_Descriptor_T *)g_stringDescriptor;usbParam.pStdReqCallback = &stdReqCallback;USBD_Init(&usbParam);}void KeyBoard_ReportDescriptor(USBD_DevReqData_T *reqData){uint8_t len;if((reqData->byte.bRequest == USBD_GET_DESCRIPTOR) &&(reqData->byte.bmRequestType.bit.recipient == USBD_RECIPIENT_INTERFACE) &&(reqData->byte.bmRequestType.bit.type == USBD_REQ_TYPE_STANDARD)){if(reqData->byte.wValue[1] == 0x21){len = USB_MIN(reqData->byte.wLength[0], 9);USBD_CtrlInData((uint8_t *)&g_configDescriptor.pDesc[0x12], len);}else if(reqData->byte.wValue[1] == 0x22){len = USB_MIN(reqData->byte.wLength[0], g_ReportDescriptor.size);USBD_CtrlInData((uint8_t *)g_ReportDescriptor.pDesc, len);}}else{USBD_SetEPTxRxStatus(USBD_EP_0, USBD_EP_STATUS_STALL, USBD_EP_STATUS_STALL);}}
到此配置部分基本完成,接下来到main中增加段测试代码,验证USB配置是否正确。
配置虚拟串口一直打印dataBuf[5]= {0xaa,0xbb,0xcc,0xdd,0xff};
HID键盘根据键值表输出数字1
void Delay(uint32_t i){while(i--);}unsigned char dataBuf[5]= {0xaa,0xbb,0xcc,0xdd,0xff};uint8_t Keyboad_Buf[8]={0,0,0x1E,0,0,0,0,0};int main(void){CDC_Init();while(1){USBD_TxData(USBD_EP_1, dataBuf, 5);USBD_TxData(USBD_EP_4, Keyboad_Buf, 8);Delay(0xFFFFFF);}}
烧录代码到开发板,接上USB线到电脑,可以看到Bushound能看到配置的复合设备。
使用串口助手能看到虚拟串口能正确打印我们的数据,键盘也正常在发送数字1,证明代码配置没问题,两个功能使用一个USB接口实现了。SDK的虚拟串口也有做接收回传的功能,可以直接使用。
到此键盘+虚拟串口的例程就简单修改完成了。
注:文章作者在原帖中提供了例程文件,有需要请至原文21ic论坛下载
原文地址:https://bbs.21ic.com/icview-3321226-1-1.html