前言
USB的用途就不多说了，下面的内容主要就是讲解如何利用ST提供的USB驱动库和libusb上位机驱动库实现一个USB数据传输功能，为了降低开发难度，我们仅仅讲解Bulk传输模式，当然这也是用得比较多的传输模式。
开发流程
1，完成STM32单片机端的USB程序；
2，利用linusb自带的inf-wizard工具生成USB驱动；
3，基于libusb编写USB通信程序；
4，测试PC和单片机的数据通信；
STM32程序编写
1，完成描述符的修改，修改后的描述符如下（在usb_desc.c文件中）
设备描述符：
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const
uint8_t CustomHID_DeviceDescriptor[CUSTOMHID_SIZ_DEVICE_DESC] =
{
0x12,
/*bLength
*/
USB_DEVICE_DESCRIPTOR_TYPE,
/*bDescriptorType*/
0x00,
/*bcdUSB
*/
0x02,
0x00,
/*bDeviceClass*/
0x00,
/*bDeviceSubClass*/
0x00,
/*bDeviceProtocol*/
0x40,
/*bMaxPacketSize40*/
LOBYTE(USBD_VID),
/*idVendor*/
HIBYTE(USBD_VID),
/*idVendor*/
LOBYTE(USBD_PID),
/*idVendor*/
HIBYTE(USBD_PID),
/*idVendor*/
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*/
};
/*
CustomHID_DeviceDescriptor */
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配置描述符：
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const
uint8_t CustomHID_ConfigDescriptor[CUSTOMHID_SIZ_CONFIG_DESC] =
{
0x09,
/*
bLength: Configuation Descriptor size */
USB_CONFIGURATION_DESCRIPTOR_TYPE,
/*
bDescriptorType: Configuration */
CUSTOMHID_SIZ_CONFIG_DESC,
/*
wTotalLength: Bytes returned */
0x00,
0x01,
/*
bNumInterfaces: 1 interface */
0x01,
/*
bConfigurationValue: Configuration value */
0x00,
/*
iConfiguration: Index of string descriptor describing
the
configuration*/
0xE0,
/*
bmAttributes: Bus powered */
/*Bus
powered: 7th bit, Self Powered: 6th bit, Remote wakeup: 5th bit, reserved: 4..0 bits */
0xFA,
/*
MaxPower 500 mA: this current is used for detecting Vbus */
/**************
Descriptor of Custom HID interface ****************/
/*
09 */
0x09,
/*
bLength: Interface Descriptor size */
USB_INTERFACE_DESCRIPTOR_TYPE,/*
bDescriptorType: Interface descriptor type */
0x00,
/*
bInterfaceNumber: Number of Interface */
0x00,
/*
bAlternateSetting: Alternate setting */
0x04,
/*
bNumEndpoints */
0xDC,
/*
bInterfaceClass: Class code = 0DCH */
0xA0,
/*
bInterfaceSubClass : Subclass code = 0A0H */
0xB0,
/*
nInterfaceProtocol : Protocol code = 0B0H */
0,
/*
iInterface: Index of string descriptor */
/********************
endpoint descriptor ********************/
/*
18 */
0x07,
/*
endpoint descriptor length = 07H */
USB_ENDPOINT_DESCRIPTOR_TYPE,
/*
endpoint descriptor type = 05H */
0x81,
/*
endpoint 1 IN */
0x02,
/*
bulk transfer = 02H */
0x40,0x00,
/*
endpoint max packet size = 0040H */
0x00,
/*
the value is invalid when bulk transfer */
0x07,
/*
endpoint descriptor length = 07H */
USB_ENDPOINT_DESCRIPTOR_TYPE,
/*
endpoint descriptor type = 05H */
0x01,
/*
endpoint 1 OUT */
0x02,
/*
bulk transfer = 02H */
0x40,0x00,
/*
endpoint max packet size = 0040H */
0x00,
/*
the value is invalid when bulk transfer */
0x07,
/*
endpoint descriptor length = 07H */
USB_ENDPOINT_DESCRIPTOR_TYPE,
/*
endpoint descriptor type = 05H */
0x82,
/*
endpoint 2 IN */
0x02,
/*
bulk transfer = 02H */
0x40,0x00,
/*
endpoint max packet size = 0040H */
0x00,
/*
the value is invalid when bulk transfer */
0x07,
/*
endpoint descriptor length = 07H */
USB_ENDPOINT_DESCRIPTOR_TYPE,
/*
endpoint descriptor type = 05H */
0x02,
/*
endpoint 2 OUT */
0x02,
/*
bulk transfer = 02H */
0x40,0x00,
/*
endpoint max packet size = 0040H */
0x00,
/*
the value is invalid when bulk transfer */
};
/*
CustomHID_ConfigDescriptor */
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配置描述符就包含了端点描述符，我们用了4个端点，两个BULK-OUT端点，两个BULK-IN端点。
其他的描述符：
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/*
USB String Descriptors (optional) */
const
uint8_t CustomHID_StringLangID[CUSTOMHID_SIZ_STRING_LANGID] =
{
CUSTOMHID_SIZ_STRING_LANGID,
USB_STRING_DESCRIPTOR_TYPE,
0x09,
0x04
};
/*
LangID = 0x0409: U.S. English */
const
uint8_t CustomHID_StringVendor[CUSTOMHID_SIZ_STRING_VENDOR] =
{
CUSTOMHID_SIZ_STRING_VENDOR,
/*
Size of Vendor string */
USB_STRING_DESCRIPTOR_TYPE,
/*
bDescriptorType*/
//
Manufacturer: "STMicroelectronics"
'M',
0, 'y',
0, 'U',
0,'S',
0,'B',
0, '_',
0, 'H',
0,'I',0,'D',0
};
const
uint8_t CustomHID_StringProduct[CUSTOMHID_SIZ_STRING_PRODUCT] =
{
CUSTOMHID_SIZ_STRING_PRODUCT,
/*
bLength */
USB_STRING_DESCRIPTOR_TYPE,
/*
bDescriptorType */
'B',
0, 'y',
0, '
',
0, 'e',
0, 'm',
0, 'b',
0,'e',0,'d',0,'-',0,'n',0,'e',0,'t',0
};
uint8_t
CustomHID_StringSerial[CUSTOMHID_SIZ_STRING_SERIAL] =
{
CUSTOMHID_SIZ_STRING_SERIAL,
/*
bLength */
USB_STRING_DESCRIPTOR_TYPE,
/*
bDescriptorType */
'x',
0, 'x',
0, 'x',
0,'x',
0,'x',
0, 'x',
0, 'x',
0
};
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2，根据端点缓冲区大小配置端点缓冲区地址，配置信息如下（在usb_conf.h文件中）：
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/*
buffer table base address */
#define
BTABLE_ADDRESS (0x00)
/*
EP0 */
/*
rx/tx buffer base address */
#define
ENDP0_RXADDR (0x18)
#define
ENDP0_TXADDR (0x58)
/*
EP1 */
/*
tx buffer base address */
//地址为32位对其,位4的倍数，不能超过
bMaxPacketSize
//EP1
#define
ENDP1_RXADDR (0x98)
#define
ENDP1_TXADDR (0x98+64)
////EP2
#define
ENDP2_RXADDR (0xA0+64+64)
#define
ENDP2_TXADDR (0xA0+64+64+64)
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3，初始化每个端点（在usb_prop.c文件中的CustomHID_Reset函数中）
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/*
Initialize Endpoint 0 */
SetEPType(ENDP0,
EP_CONTROL);
SetEPTxStatus(ENDP0,
EP_TX_STALL);
SetEPRxAddr(ENDP0,
ENDP0_RXADDR);
SetEPTxAddr(ENDP0,
ENDP0_TXADDR);
Clear_Status_Out(ENDP0);
SetEPRxCount(ENDP0,
Device_Property.MaxPacketSize);
SetEPRxValid(ENDP0);
/*
Initialize Endpoint 1 */
SetEPType(ENDP1,
EP_BULK);
SetEPRxAddr(ENDP1,
ENDP1_RXADDR);
SetEPTxAddr(ENDP1,
ENDP1_TXADDR);
SetEPRxCount(ENDP1,
EP_SIZE);
SetEPRxStatus(ENDP1,
EP_RX_VALID);
SetEPTxStatus(ENDP1,
EP_TX_NAK);
/*
Initialize Endpoint 2 */
SetEPType(ENDP2,
EP_BULK);
SetEPRxAddr(ENDP2,
ENDP2_RXADDR);
SetEPTxAddr(ENDP2,
ENDP2_TXADDR);
SetEPRxCount(ENDP2,
EP_SIZE);
SetEPRxStatus(ENDP2,
EP_RX_VALID);
SetEPTxStatus(ENDP2,
EP_TX_NAK);
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4，实现端点的回调函数（需要在usb_conf.h中注释掉对应的回调函数宏定义）
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/*******************************************************************************
*
Function Name : EP1_OUT_Callback.
*
Description : EP1 OUT Callback Routine.
*
Input : None.
*
Output : None.
*
Return : None.
*******************************************************************************/
void
EP1_OUT_Callback(void)
{
EP1_ReceivedCount
= GetEPRxCount(ENDP1);
PMAToUserBufferCopy(USB_Receive_Buffer,
ENDP1_RXADDR, EP1_ReceivedCount);
SetEPRxStatus(ENDP1,
EP_RX_VALID);
}
/*******************************************************************************
*
Function Name : EP2_OUT_Callback.
*
Description : EP2 OUT Callback Routine.
*
Input : None.
*
Output : None.
*
Return : None.
*******************************************************************************/
void
EP2_OUT_Callback(void)
{
EP2_ReceivedCount
= GetEPRxCount(ENDP2);
PMAToUserBufferCopy(USB_Receive_Buffer,
ENDP2_RXADDR, EP2_ReceivedCount);
SetEPRxStatus(ENDP2,
EP_RX_VALID);
}
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5，完成主函数的测试程序
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int
main(void)
{
uint8_t
data[256];
uint32_t
i=0;
Set_System();//系统时钟初始化
USART_Configuration();//串口1初始化
printf("\x0c\0");printf("\x0c\0");//超级终端清屏
printf("\033[1;40;32m");//设置超级终端背景为黑色，字符为绿色
printf("\r\n*******************************************************************************");
printf("\r\n************************
Copyright 2009-2012, EmbedNet ************************");
printf("\r\n***************************
[url=http://www.embed-net.com]http://www.embed-net.com[/url] **************************");
printf("\r\n*****************************
All Rights Reserved *****************************");
printf("\r\n*******************************************************************************");
printf("\r\n");
USB_Interrupts_Config();
Set_USBClock();
USB_Init();
while(1)
{
if(EP1_ReceivedCount
> 0){
USB_GetData(ENDP1,data,EP1_ReceivedCount);
USB_SendData(ENDP1,data,EP1_ReceivedCount);
printf("usb
EP1 get data %d byte data\n\r",EP1_ReceivedCount);
for(i=0;i<EP1_ReceivedCount;i++){
printf("0x%02X
",data[i]);
}
printf("\n\r");
EP1_ReceivedCount=0;
}
if(EP2_ReceivedCount
> 0){
USB_GetData(ENDP2,data,EP2_ReceivedCount);
USB_SendData(ENDP2,data,EP2_ReceivedCount);
printf("usb
EP2 get data %d byte data\n\r",EP2_ReceivedCount);
for(i=0;i<EP2_ReceivedCount;i++){
printf("0x%02X
",data[i]);
}
printf("\n\r");
EP2_ReceivedCount=0;
}
}
}
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到此，STM32的程序基本上编写完成，然后编译下载程序，如果一切顺利，系统会检测到一个新的设备并试图加载对应的驱动，由于我们还没做驱动程序，所以肯定会加载驱动失败，如下图所示：
驱动程序生成
下面我们就利用libusb自带的inf-wizard工具生成USB驱动程序，该工具可以到本文章的附件下载，其具体过程如下：
运行该程序，出现下图对话框，点击“Next”；
出现下图对话框后选择我们需要生成驱动程序的设备；
这里可以写该Device Name，我们保持默认值，其他的都不需要修改；
点击Next后出现下图对话框，我们选择一个目录保存这个inf文件；
保存后的文件
若要立即安装驱动，可以点击下面对话框的红色框按钮；
Win7下可能会出现如下对话框，点击始终安装；
到此，USB驱动程序自动生成完毕，若安装了驱动，则在设备管理器里面会看到如下信息
基于libusb的上位机驱动程序编写
首先建立一个驱动程序工程，然后将libusb的库（附件有下载）添加到工程里面，编写以下几个函数
设备扫描函数，该函数用来找到插入电脑上的USB设备
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/**
*
@brief 扫描设备连接数
*
@param NeedInit 是否需要初始化，第一次调用该函数需要初始化
*
@retval 识别到的指定设备个数
*/
int
__stdcall USBScanDev(int
NeedInit)
{
if(NeedInit){
usb_init();
/*
initialize the library */
usb_find_busses();
/*
find all busses */
usb_find_devices();
/*
find all connected devices */
}
return
scan_dev(pBoard);
}
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打开设备
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/**
*
@brief 打开指定的USB设备
*
@param devNum 需要打开的设备号
*
@retval 打开状态
*/
int
__stdcall USBOpenDev(int
DevIndex)
{
pBoardHandle[DevIndex]
= open_dev(DevIndex,pBoard);
if(pBoardHandle[DevIndex]==NULL){
return
SEVERITY_ERROR;
}else{
return
SEVERITY_SUCCESS;
}
}
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关闭设备
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/**
*
@brief 关闭指定的USB设备
*
@param devNum 需要关闭的设备号
*
@retval 打开状态
*/
int
__stdcall USBCloseDev(int
DevIndex)
{
return
close_dev(DevIndex,pBoardHandle);
}
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BULK端点写数据
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/**
*
@brief USB Bulk端点写数据
*
@param nBoardID 设备号
*
@param pipenum 端点号
*
@param sendbuffer 发送数据缓冲区
*
@param len 发送数据字节数
*
@param waittime 超时时间
*
@retval 成功发送的数据字节数
*/
int
__stdcall USBBulkWriteData(unsigned
int
nBoardID,int
pipenum,char
*sendbuffer,int
len,int
waittime)
{
int
ret=0;
if(pBoardHandle[nBoardID]
== NULL){
return
SEVERITY_ERROR;
}
#ifdef
TEST_SET_CONFIGURATION
if
(usb_set_configuration(pBoardHandle[nBoardID], MY_CONFIG) < 0)
{
usb_close(pBoardHandle[nBoardID]);
return
SEVERITY_ERROR;
}
#endif
#ifdef
TEST_CLAIM_INTERFACE
if
(usb_claim_interface(pBoardHandle[nBoardID], 0) < 0)
{
usb_close(pBoardHandle[nBoardID]);
return
SEVERITY_ERROR;
}
#endif
#if
TEST_ASYNC
//
Running an async write test
ret
= transfer_bulk_async(dev, pipenum, sendbuffer, len, waittime);
#else
ret
= usb_bulk_write(pBoardHandle[nBoardID], pipenum, sendbuffer, len, waittime);
/*if((len%64)
== 0){
usb_bulk_write(pBoardHandle[nBoardID],
pipenum, sendbuffer, 0, waittime);
}*/
#endif
#ifdef
TEST_CLAIM_INTERFACE
usb_release_interface(pBoardHandle[nBoardID],
0);
#endif
return
ret;
}
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BULK端点读数据
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/**
*
@brief USB Bulk读数据
*
@param nBoardID 设备号
*
@param pipenum 端点号
*
@param readbuffer 读取数据缓冲区
*
@param len 读取数据字节数
*
@param waittime 超时时间
*
@retval 读到的数据字节数
*/
int
__stdcall USBBulkReadData(unsigned
int
nBoardID,int
pipenum,char
*readbuffer,int
len,int
waittime)
{
int
ret=0;
if(pBoardHandle[nBoardID]
== NULL){
return
SEVERITY_ERROR;
}
#ifdef
TEST_SET_CONFIGURATION
if
(usb_set_configuration(pBoardHandle[nBoardID], MY_CONFIG) < 0)
{
usb_close(pBoardHandle[nBoardID]);
return
SEVERITY_ERROR;
}
#endif
#ifdef
TEST_CLAIM_INTERFACE
if
(usb_claim_interface(pBoardHandle[nBoardID], 0) < 0)
{
usb_close(pBoardHandle[nBoardID]);
return
SEVERITY_ERROR;
}
#endif
#if
TEST_ASYNC
//
Running an async read test
ret
= transfer_bulk_async(pGinkgoBoardHandle[nBoardID], pipenum, sendbuffer, len, waittime);
#else
ret
= usb_bulk_read(pBoardHandle[nBoardID], pipenum, readbuffer, len, waittime);
#endif
#ifdef
TEST_CLAIM_INTERFACE
usb_release_interface(pBoardHandle[nBoardID],
0);
#endif
return
ret;
}
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到此，PC端的驱动程序编写基本完成，下面就是驱动程序的测试，我们可以把之前这个程序生成为一个dll文件，然后单独建立一个测试工程来测试这个dll文件中的函数，测试程序如下：
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//
USB_DriverTest.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//
#include
"stdafx.h"
#define
EP1_OUT_SIZE 64
#define
EP1_IN_SIZE 64
int
_tmain(int
argc, _TCHAR* argv[])
{
int
DevNum;
int
ret;
char
WriteTestData[256]={1,2,3,4,5,6,7,8,9};
char
ReadTestData[256]={0};
for(int
i=0;i<256;i++){
WriteTestData[i]
= i;
}
//扫描设备连接数，需要初始化
DevNum
= USBScanDev(1);
printf("设备连接数为：%d\n",DevNum);
//打开设备0
ret
= USBOpenDev(0);
if(ret
== SEVERITY_ERROR){
printf("打开设备失败！\n");
return
SEVERITY_ERROR;
}else{
printf("打开设备成功！\n");
}
//端点1写数据
ret
= USBBulkWriteData(0,EP1_OUT,WriteTestData,EP1_OUT_SIZE,500);
if(ret
!= EP1_OUT_SIZE){
printf("端点1写数据失败！%d\n",ret);
return
SEVERITY_ERROR;
}else{
printf("端点1写数据成功！\n");
}
//端点1读数据
ret
= USBBulkReadData(0,EP1_IN,ReadTestData,EP1_IN_SIZE,500);
if(ret
!= EP1_IN_SIZE){
printf("端点1读数据失败！%d\n",ret);
return
SEVERITY_ERROR;
}else{
printf("端点1读数据成功！\n");
for(int
i=0;i<EP1_IN_SIZE;i++){
printf("%02X
",ReadTestData[i]);
if(((i+1)%16)==0){
printf("\n");
}
}
printf("\n");
}
Sleep(100);
//端点2写数据
ret
= USBBulkWriteData(0,EP2_OUT,WriteTestData+64,64,500);
if(ret
!= 64){
printf("端点2写数据失败！%d\n",ret);
return
SEVERITY_ERROR;
}else{
printf("端点2写数据成功！\n");
}
//端点2读数据
ret
= USBBulkReadData(0,EP2_IN,ReadTestData,64,500);
if(ret
!= 64){
printf("端点2读数据失败！%d\n",ret);
return
SEVERITY_ERROR;
}else{
printf("端点2读数据成功！\n");
for(int
i=0;i<64;i++){
printf("%02X
",ReadTestData[i]);
if(((i+1)%16)==0){
printf("\n");
}
}
printf("\n");
}
getchar();
return
0;
}
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到此，整个开发流程基本完成，下面是本套程序的测试图片
串口打印输出
PC端测试程序输出
Bus Hound抓取到的USB数据
程序源码下载
libusb驱动生成工具下载：  inf_tool.rar (778.26
KB, 下载次数: 592)
STM32程序源码下载： USB_DriverSTM32F103.rar (677.81
KB, 下载次数: 611)
PC端USB驱动下载： USB
Driver.rar (266.56 KB, 下载次数: 456)
PC端USB驱动程序源码下载： USB_DriverBulk.rar (20.61
KB, 下载次数: 336)
PC端USB驱动测试程序源码下载： USB_DriverTest.rar (12.34
KB, 下载次数: 352)
libusb驱动包下载： libusb-win32-bin-1.2.6.0.rar (821.57
KB, 下载次数: 529)
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