为什么说你要学习USB?（一）
来源：公众号【鱼鹰谈单片机】
作者：鱼鹰Osprey
ID ：emOsprey
本篇笔记为 USB 系列教程第一篇，一共有多少篇鱼鹰心里也没底，鱼鹰不会因为篇幅多而停止，会尽可能的将 USB 讲透，让你通过本系列教程入门 USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）。
当然，因为鱼鹰也是用的不多，所以有些知识点可能是错的，需要对照 USB 官方文档确认。
要想讲透，大量的图解是少不了的，不过鱼鹰已经准备的差不多了，先给道友过个目好了。
鱼鹰与USB的渊源
说起鱼鹰和 USB 的渊源要从 2016 年开始，那个时候鱼鹰花了一个月从最基本的USB硬件层开始，到STM32 模块，再到USB协议，专注的学习了一个月（学生时间多）才勉强明白 USB 到底是个什么鬼。
后来因为比赛原因不得不停止，留下上面 5000 字的笔记就暂时放下了。
但是鱼鹰还是心心念念着它，所以在工作后准备再次学习，还特地发朋友圈表示决心，最后还是无疾而终，不过那次学习了解了 HID 是个什么鬼。
这一次鱼鹰终于在工作稳定后开始全面学习 USB 了，最终目标就是实现一个 虚拟串口 + U盘 + CMSIS-DAP 调试器 的复合USB设备，也就是 ST-LINK V2调试器中实现的功能。
要实现这个东西可不简单，USB 是大头，FAT 文件系统老二，Cortex-M 调试组件知识第三，还有其它零零散散的知识点，没有好的基础，根本搞不定。
FAT文件系统知识鱼鹰已经准备好了，又是画了大量的图进行说明，不过到底会不会像 USB一样写个教程出来，那完全看鱼鹰心情了，毕竟当时学完之后马上写会写的比较清楚，可那个时候公众号发展不如意，也就没那个心思去分享了。
这个随缘吧。
唠嗑了这么多，鱼鹰是想向各位道友表达一个观点，做技术的不容易，能在技术路上走的很远的都是勇士！
要想坚持，没有兴趣是很难走下去的。
很多人可能会说，这个东西网上不是都有吗，随便找一份源码，改改引脚，调试器就出来了呀，为什么你要费劲巴力的又是画图，又是写教程的，为的是什么？
为的是以后当我想实现自己想要的功能时，我能快速实现；为的是遇到 USB 的问题时我能快速定位，这就是鱼鹰的目的，也是鱼鹰一直坚持的学习观点，学透！
为什么要学习USB？
现在回到今天的主题，为什么要学习 USB？
有人说串口就够用了啊，串口简单又容易上手，网上也能找到很多 USB 转串口的模块，为什么要学它呢？
首先，在速度上，USB 比串口的速度要快的多，最低版本 192 KB/s，最高1280MB/s，当然这是理想速度，除去协议本身的开销会减少部分，但总的来说，比串口快的多。
（图片来源与网上）
现在大部分 USB 设备都是全速设备，即 1.5 MB/s，STM32 系列基本都支持全速以上的USB接口（有USB模块的STM32芯片），所以速度上比串口强的多，一般 USB 转串口的模块速率最大也就 115200b/s，换算成字节也就是 11.5 KB/s，而且因为协议简单，所以不存在错误重传，应答等机制，如果不用485之类的，抗干扰能力也不强（USB使用差分传输，抗干扰强）。
但这些都不是重点，重点是当你想和电脑通信时，你必须借助各种硬件（杜邦线、转接模块）才能实现一个最简单的串口通信。
你想用它和电脑玩点高级货，根本无从下手。
而当你掌握了 USB，只需要一个USB线，插上电脑，各种玩法就随之而来。
DIY调试器？虚拟串口？虚拟U盘？USB摄像头？虚拟网卡？
这些统统没问题，总之你能想到的和电脑通信的设备，它基本都能实现。而这些设备的驱动、上位机你基本能找到现成的。
哦，你只想做个USB鼠标、键盘玩玩，那资料满天飞，掌握了 USB，轻轻松松实现。
这才是通用接口应该有的样子嘛，而串口目前在笔记本上已经基本被淘汰了，如果想用串口，不好意思，通过 USB 虚拟吧！
所以，USB 学习对于今天的我们来说，必不可少！
为什么写教程？
USB教程其实在网上有很多，非常出名的是《圈圈教你玩USB》，不过它是 2009 出版的，距今已十多年了。
虽说很老，但是知识是相通的，鱼鹰也是靠它学了不少东西。
但是鱼鹰在学习过程中，有几个问题存在：
第一：图解很少，虽说有很多通俗的语句进行描述，但总感觉还是不甚明了
第二：开发板太老，具体芯片型号鱼鹰已经不记得的，因为鱼鹰没想过买这个开发板，为什么？STM32 已经集成了 USB 接口，为什么还要单独买一个学习呢。
第三：例程不够规范，很多异常没有考虑。确实，作为初学者而言，简单就是最好的，但是对于鱼鹰这样的老手而言，还是需要比较规范、易读的例程才能运用到实际产品中去，以后需求变了，改起来也方便。
以上就是鱼鹰在学习过程中遇到的问题点，所以针对这些问题，鱼鹰想自己写！
但是因为鱼鹰对于 USB 的了解还不够多，而且也不会面面俱到的写，所以各位道友还是需要从头阅读这本书（网上有 PDF，鱼鹰分享的资料中也会有，有条件的可以购买正版书籍学习）。
不过鱼鹰会将一个 CDC （虚拟串口）例程通过图解的方式从头到尾讲透、讲彻底，让大家真正入门 USB，这就是鱼鹰写这个系列的目的。
而对于高级部分，比如虚拟U盘、调试器、HUB、OTG等部分可能会选择付费阅读形式进行分享（也可能不分享，看情况了，鱼鹰比较佛系），毕竟这个耗费了鱼鹰太多的精力。
但是这些高级部分对于学习了USB基础的道友来说，都是能自行学习的，鱼鹰的笔记只不过会让这个学习的时间缩短而已。
毕竟，入门才是最难的!
怎么学USB？
鱼鹰计划将以如下学习路线分享教程：
1、底层通信，USB是如何通过USB线传输数据的（类似串口协议部分）。（参考《USB培训_Part1_协议.pdf》）
2、STM32 中的USB模块（参考《STM32中文手册》）
3、USB协议基础（参考《圈圈教你玩USB.pdf》）
4、CDC 通信过程详解（参考《USB CDC类入门培训.pdf》）
通过以上讲解，可以让各位道友从下到上，有一个清晰的认识，遇到问题也更容易定位。
事实上，对于嵌入式开发来说，我们其实更关注上层的东西，但是硬件上的东西还是需要作为了解性知识进行学习的，否则本来软件没问题，只是硬件原因导致无法通信，如果从软件上查根本找不出问题。
这里说说为什么使用 CDC 作为 USB 实战例程呢？
市面上很多开发板教程都是用鼠标、键盘来实战的。
确实，作为USB设备来说，鼠标、键盘是最常见的USB设备了，但是我们不可能拿一个开发板去当键盘或鼠标去实际使用吧，所以模拟一个USB鼠标和键盘对于我们开发人员来说，根本不实用。
而串口虽说速度较低，但还是很多人在使用的，也有很多上位机支持，如果我们能通过 CDC 模拟一个串口，那么我们就可以很方便的使用目前市面上的硬件和软件了，而且因为实质上是 USB，所以速度会更快。
以前你的串口打印可能是这样连接的：
现在是这样：
省去了中间商赚差价，最大速率取决于USB本身，而不是受限于USB转接模块，而上位机那边原来该怎么使用现在也怎么使用，方便简单，你值得拥有。
当然还有一个原因，对于初学者而言，要理解 HID （参考《USB-HID协议中文版.doc》）这个类还是很难的，据说这个类是所有USB类中最复杂的类，通信过程也比较麻烦，所以鱼鹰选择了 CDC 这个类讲解，降低学习难度，当你掌握了USB基础，再学其他的也就容易的多了。
（以上参考资料可在后台回复关键字，USB参考资料 自行领取）
关于CDC的例程，鱼鹰已经在整理了，将尽可能的删掉不相关的内容，让各位道友更快的入门 USB，并且鱼鹰的图解也将基于该例程，大家到时候对照着参考就行，建议使用 SI 软件阅读源码。
其他
最后说点其他的，为了更好的学习USB，鱼鹰准备做一个USB开发板，STM32为核心（事实上大部分开发板都预留了USB接口），这个开发板的主要特点会是方便调试，并且购买开发板会有相应的教程提供，不过这个只是鱼鹰的初步构想，到时候看情况了。
目前鱼鹰已经找到一位刚毕业不久、兴趣相投的道友画板，毕竟鱼鹰专注于软件，让我画板还真搞不定，不过这个板子不是开发板，而是其他功能，开发板到时候再看了。
还有一件事，关注鱼鹰的老读者应该都知道，越是支持鱼鹰，越能得到更多公众号资源，前段时间因为可分享的资源不多，所以没去新增资源，但这一波 USB 的资源应该会非常丰富，比如完整的 PDF 高清图等资源可是需要条件领取的，如果不知道如何支持鱼鹰的，可点击阅读原文查看。
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-THE END-
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