STM32 USB 問題匯總

一、usb_desc.c文件

根據你程序使用的通信方式修改。usb_desc.h文件中定義要根據usb_desc.c文件中的數組的大小；ConfigDescriptor[SIZ_CONFIG_DESC]下添加需要處理的端點；根據需要添加或刪除報告描述符（主要用于HID）和CDC接口描述符（主要用于實現USB轉串口）等。具體方法可以下載個“電腦圈圈”使用D12編寫的例子。

二、Usb_conf.h文件：

1、修改需要處理那些中斷

CNTR_CTRM 處理數據正確傳輸后控制，比如說響應主機

CNTR_DOVRM /* DMA OVeR/underrun Mask */

CNTR_ERRM /* ERRor Mask */

CNTR_WKUPM 0 /* WaKe UP Mask */

CNTR_SUSPM /* SUSPend Mask */

CNTR_RESETM 主要處理USB復位后進行一些初始化任務

CNTR_SOFM /* Start Of Frame Mask */

CNTR_ESOFM /* Expected Start Of Frame Mask */

如：

usb_conf.h中的#define IMR_MSK (CNTR_CTRM | CNTR_SOFM | CNTR_RESETM )是決定USB_CNTR寄存器中的那個USB相關中斷啟動還是屏蔽。

2、根據需要增加端點緩存地址，要根據緩存區的地址修改，防止數據重疊

如下為根據每個緩沖區的大小為64字節修改：

#define ENDP1_TXADDR (0xC0)

#define ENDP1_RXADDR (0xD0)

#define ENDP2_TXADDR (0x100)

#define ENDP2_RXADDR (0x140)

#define ENDP3_TXADDR (0x180)

#define ENDP3_RXADDR (0x1C0)

3、修改/* CTR service routines */下的EPX_IN_Callback和EPX_OUT_Callback。注釋掉需要處理的函數。NOP_Process表示不處理。

三usb_prop.c文件

1、修改void XX_Reset(void)（如：void Joystick_Reset(void)）

一般/* Initialize Endpoint 0 */的不用修改，如下為舉例說明端點1的初始化，其他端口原理一樣。

SetEPType(ENDP1, EP_INTERRUPT);//設置端點1類型

/*EP_BULK 批量端點

EP_CONTROL 控制端點

EP_ISOCHRNOUS 同步端點

EP_INTERRUPT 中斷端點*/

SetEPTxAddr(ENDP1, ENDP1_TXADDR); //設置端點1緩沖區基地址

SetEPTxCount(ENDP1, 64);// 配置Tx 緩沖計數器

SetEPRxStatus(ENDP1, EP_RX_DIS);// //設置端點接收關閉

SetEPTxStatus(ENDP1, EP_TX_NAK);// //設置端點1發送不應答

/*

#define EP_RX_DIS (0x0000) // EndPoint RX DISabled 端點接收關閉

#define EP_RX_STALL (0x1000) // EndPoint RX STALLed 端點接收延遲

#define EP_RX_NAK (0x2000) // EndPoint RX NAKed 端點接收不應答

#define EP_RX_VALID (0x3000) // EndPoint RX VALID端點接收有效

#define EP_TX_DIS (0x0000) //EndPoint TX DISabled

#define EP_TX_STALL (0x0010) // EndPoint TX STALLed

#define EP_TX_NAK (0x0020) // EndPoint TX NAKed

#define EP_TX_VALID (0x0030) // EndPoint TX VALID */

2、刪除不相干的描述符等。

如自定義的USB設備就不需要以下結構體初始化：

ONE_DESCRIPTOR Joystick_Report_Descriptor

ONE_DESCRIPTOR Mouse_Hid_Descriptor

3、修改RESULT XX_Data_Setup(u8 RequestNo)的數據類請求處理。

如Custom_HID例程修改為“自定義USB設備”例程時可以將以下代碼刪除

if ((RequestNo == GET_DESCRIPTOR)

&& (Type_Recipient == (STANDARD_REQUEST | INTERFACE_RECIPIENT))

&& (pInformation->USBwIndex0 == 0))

{

if (pInformation->USBwValue1 == REPORT_DESCRIPTOR)

{

CopyRoutine = Joystick_GetReportDescriptor;

}

else if (pInformation->USBwValue1 == HID_DESCRIPTOR_TYPE)

{

CopyRoutine = Joystick_GetHIDDescriptor;

}

}

4、刪除不相干的獲得描述符返回函數

如自定義的USB設備就不需要以下函數：

Joystick_GetReportDescriptor

Joystick_GetHIDDescriptor

四、usb_endp.c文件

1、增加之前定義的中斷數據處理函數

如：

void EP1_OUT_Callback(void)

{

這些寫接收代碼

}

五、數據發送和接收，舉例說明

1、數據接收

u8 DataLen;

DataLen = GetEPRxCount(ENDP1);

PMAToUserBufferCopy(TX1_buffer, ENDP1_RXADDR, DataLen);

SetEPRxValid(ENDP1);

USART1_Send(DataLen);

count_out = 1;

2、數據發送

UserToPMABufferCopy(InBuffer, GetEPTxAddr(ENDP1), 64);

SetEPTxCount(ENDP1, 64);

SetEPTxValid(ENDP1);

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匯總2：STM32 USB 程序將BULK EP改成雙緩沖機制后，一直狂飚到了1MB/S！來自：http://www.powermcu.com/bbs/viewthread.php?tid=693

前天測試自己編寫的USB驅動程序時候發現從主機到STM32的OUT傳輸（主機到設備）速率竟然只有最高33KB/S，實在是暈死了。經過研究后發現是驅動程序中設置的PIPE MaxTransferSize參數的關系，原先設置64只能33KB/S，后參考其他USB設備驅動程序的值，設置成了65535，再測試USB OUT的速度，達到了500KB/S，終于解決了驅動程序的瓶頸。不過算下USB 2.0全速的通訊速率是12Mb/S，排除掉CRC、令牌、SOF等等開銷怎么也應該不止最大500KB/S啊。到網上看了看，基本上應該能達到600KB/S~700KB/S以上，我現在的速度應該還有很大的提升才是。
看看程序，發現
void EP3_OUT_Callback(void)//EP3 OUT的回調函數，當EP3接收到數據時候中斷調用該函數
{
count_out = GetEPRxCount(ENDP3);//獲得接收到的數據長度
PMAToUserBufferCopy(buffer_out, ENDP3_RXADDR, count_out);//將數據從USB EP3 RX的緩沖區拷貝到用戶指定的數組中
SetEPRxValid(ENDP3); //完成拷貝后置有效狀態，從而EP3發送ACK主機可以進行下一個數據包的發送
}
試著將PMAToUserBufferCopy這句注釋掉(這樣STM32就不處理接收到的數據了)后再測試速度，驚奇地發現速度竟然達到了997KB/S！晚上仔細想了想，數據肯定是要使用的，這個數據拷貝的過程的時間消費總是少不了的；由于通常情況下USB設備BULK數據接收的步驟就是：接收到數據，置NAK->將緩沖區數據拷貝到用戶區（用戶處理過程）->發ACK通知主機完成了完整的接收可以發送下一個->主機發送下一個，按照以上的步驟USB接收一步步的進行，只要STM32不完成數據處理，狀態就一直是NAK，主機就會不停地發送該數據包，浪費了帶寬，因此就會導致我上面最大速度500KB/S難以再增加的情況！不甘心啊~~
昨天晚上又仔細研究了STM32的技術參考手冊的USB章節內容，里面提到BULK可以采用雙緩沖機制（PING-PONG）進行處理，正好可以解決上面的情況。雙緩沖機制的原理就是分配2塊接收緩沖，STM32的用戶處理和USB接口可以分別交替占用2個緩沖區，當USB端點接收數據寫其中一個緩沖區的時候，用戶的應用程序可以同時處理另一個緩沖區，這樣緩沖區依次交換占有者，只要用戶處理程序在USB端點接收的時間片段內完成處理，就能夠完全不影響USB的通訊速度！
程序部分修改
一、EP3_OUT的設置修改，
//ZYP：修改EP3為BULK雙緩沖方式-------------------------
SetEPType(ENDP3, EP_BULK);
SetEPDoubleBuff(ENDP3);
SetEPDblBuffAddr(ENDP3, ENDP3_BUF0Addr, ENDP3_BUF1Addr);
SetEPDblBuffCount(ENDP3, EP_DBUF_OUT, VIRTUAL_COM_PORT_DATA_SIZE);
ClearDTOG_RX(ENDP3);
ClearDTOG_TX(ENDP3);
ToggleDTOG_TX(ENDP3);
SetEPRxStatus(ENDP3, EP_RX_VALID);
SetEPTxStatus(ENDP3, EP_TX_DIS);
//------------------------------------------------------
二、EP3_OUT回調函數的修改
void EP3_OUT_Callback(void)
{
//ZYP:以下是修改成EP3雙緩沖OUT后的處理函數
if (GetENDPOINT(ENDP3) & EP_DTOG_TX)//先判斷本次接收到的數據是放在哪塊緩沖區的
{
FreeUserBuffer(ENDP3, EP_DBUF_OUT); //先釋放用戶對緩沖區的占有，這樣的話USB的下一個接收過程可以立刻進行，同時用戶并行進行下面處理
count_out = GetEPDblBuf0Count(ENDP3);//讀取接收到的字節數
PMAToUserBufferCopy(buffer_out, ENDP3_BUF0Addr, count_out);
}
else
{
FreeUserBuffer(ENDP3, EP_DBUF_OUT);
count_out = GetEPDblBuf1Count(ENDP3);
PMAToUserBufferCopy(buffer_out, ENDP3_BUF1Addr, count_out);
}
}
經過上面的修改，終于解決了STM32在處理接收數據時導致主機等待的情況，用BUS HOUND軟件測試了下

哈哈，這下終于爽了。
PS:上面的FreeUserBuffer(ENDP3, EP_DBUF_OUT); 這句話的上下位置是關鍵，如果放到函數的后面，則仍舊會有主機等待STM32處理數據的情況，速度仍然是500KB/S！
把這句話放在拷貝函數的前面的話就真正把雙緩沖PING-PONG機制用起來了。大致算了下PMAToUserBufferCopy(buffer_out, ENDP3_BUF1Addr, count_out);這句話當count_out為最大值64的時候STM32執行需要302個周期，72MHZ情況下約4.2微秒執行時間，而USB傳輸按照12Mb/s的線速度傳輸64字節的數據至少也得40微秒，因此只要PMAToUserBufferCopy的時間不超過40微秒，就不會導致緩沖區競爭的情況。

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匯總3：STM32的USB中斷說明，來自：http://bbs.ednchina.com/BLOG_ARTICLE_238817.HTM

STM32的USB模塊可以產生三種中斷：USB喚醒中斷、USB高優先級中斷和USB低優先級中斷，在STM32的參考手冊中沒有詳細說明這三種中斷對應哪些事件，現說明如下：

1）USB喚醒中斷：在中斷向量表中的位置是42。這個中斷在USB設備從暫停模式喚醒時產生，喚醒事件由USB_ISTR寄存器的WKUP位標識。

2）USB高優先級中斷：在中斷向量表中的位置是19。這個中斷僅由USB同步(Isochronous)模式傳輸或雙緩沖塊(Bulk)傳輸模式下的正確傳輸事件產生，正確傳輸事件由USB_ISTR寄存器的CTR位標識。

3）USB低優先級中斷：在中斷向量表中的位置是20。這個中斷由所有其它的USB事件產生，例如正確傳輸(不包括同步模式和雙緩沖塊模式)、USB復位等，事件標志位在USB_ISTR寄存器中。

在STM32的USB開發包的例子中包含了上述中斷的處理，例如在USB揚聲器的例子中，CTR_HP函數處理USB高優先級中斷；在所有例子中都有USB_Istr()函數處理USB低優先級中斷

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匯總4：如何使用STM32的USB庫支持控制端點0,來自：http://bbs.ednchina.com/BLOG_ARTICLE_242276.HTM

首先我們先回顧一下控制端點的傳輸方式：

控制端點的傳輸有三個階段，SETUP階段、數據階段和狀態階段；數據階段又分為數據入(DATA IN)和數據出(DATA OUT)，控制端點傳輸可以沒有數據階段；狀態階段有狀態入(STATUS IN)和狀態出(STATUS OUT)。

總結起來，控制端點有如下三種可能的傳輸過程（以下括號中的0或1表示DATA0或DATA1傳輸）：
一、 SETUPDATA_IN(0)DATA_IN(1)DATA_IN(0)......STATUS_OUT(1)
二、 SETUPDATA_OUT(0)DATA_OUT(1)DATA_OUT(0)...... STATUS_IN(1)
三、 SETUPSTATUS_IN(1)

這里做一個約定，把上述過程一定義為“數據入過程”，過程二定義為“數據出過程”，過程三定義為“無數據過程”。所有的USB控制端點的數據傳輸都可以而且只用這三種傳輸過程表示。HID的SET_REPORT是數據出過程，HID的GET_REPORT是數據入過程，USB的GET DEVICE DESCRIPTOR是數據入過程，USB的SET CONFIGURATION是無數據過程，等等。

接下來，我們看看STM32的USB庫是如何處理控制端點0的傳輸。

根據USB協議，每個SETUP包都由8個字節構成，用戶程序可以通過結構體Device_Info(類型DEVICE_INFO)訪問SETUP包的數據，因為在整個的USB處理中都要用到結構體Device_Info的內容，庫中定義了一個全局的指針pInformation指向這個結構體，用戶可以通過這個指針訪問結構體的內容。

對應SETUP包的8個字節，用戶可以用下述方式訪問：
pInformation->USBbmRequestType (字節類型)
pInformation->USBbRequest(字節類型)
pInformation->USBwValue(雙字節類型)
pInformation->USBwIndex(雙字節類型)
pInformation->USBwLength (雙字節類型)
使用pInformation->USBwValue0訪問wValue的低字節，pInformation->USBwValue1訪問wValue的高字節。
使用pInformation->USBwIndex0訪問USBwIndex的低字節，pInformation->USBwIndex1訪問USBwIndex的高字節。
使用pInformation->USBwLength0訪問USBwLength的低字節，pInformation->USBwLength1訪問USBwLength的高字節。

通過分析SETUP包的8個字節，可以判斷出一個SETUP的傳輸過程是屬于數據入過程、數據出過程還是無數據過程。STM32的USB庫中處理了所有的USB協議文本中定義的標準SETUP命令，對于USB協議文本中未定義的命令，USB庫按照數據入過程、數據出過程或無數據過程通過回調函數交給用戶程序處理。

全局變量Device_Property(DEVICE_PROP類型)封裝了所有的回調函數，DEVICE_PROP定義如下：
typedef struct _DEVICE_PROP
{
void (*Init)(void);// 設備初始化回調函數
void (*Reset)(void);// USB復位回調函數

void (*Process_Status_IN)(void);// STATUS_IN階段處理回調函數
void (*Process_Status_OUT)(void); // STATUS_OUT階段處理回調函數

RESULT (*Class_Data_Setup)(u8 RequestNo);//數據入/出過程處理回調函數
RESULT (*Class_NoData_Setup)(u8 RequestNo); //無數據過程處理回調函數

RESULT(*Class_Get_Interface_Setting)(u8 Interface, u8 AlternateSetting); // GET_INTERFACE 回調函數

u8* (*GetDeviceDescriptor)(u16 Length); // GET_DEVICE_DESCRIPTION回調函數
u8* (*GetConfigDescriptor)(u16 Length); // GET_CONFIGURATION_DESCRIPTION回調函數
u8* (*GetStringDescriptor)(u16 Length); // GET_STRING_DESCRIPTION回調函數
u8 MaxPacketSize; // 最大包長度
} DEVICE_PROP;

結合SETUP的三種傳輸過程，用戶通過實現不同的回調函數即可完成對各種USB類命令的處理，下面以HID的SET REPORT為例說明。

在介紹具體實現之前，先介紹一下另一個回調函數CopyRoutine的概念，這個函數的原型是：
u8 *CopyRoutine(u16 length);// 返回一個緩沖區指針

USB庫通過這個函數獲得用戶的數據緩沖區地址，從而可以在數據出過程中把收到的數據拷貝到用戶緩沖區，或在數據入過程中把用戶緩沖區的數據拷貝到USB發送緩沖區。每個數據出過程可能有若干次DATA_OUT傳輸，USB庫每完成一次這樣的傳輸都會調用一次回調函數CopyRoutine，參數length是本次傳輸所收到的數據字節數目，CopyRoutine必須返回一個緩沖區指針，這個緩沖區必須能夠容納length字節的數據，CopyRoutine返回到USB庫之后，USB庫將把收到的數據拷貝到用戶指定的緩沖區。同樣每個數據入過程也可能有若干次DATA_IN傳輸，每次需要向主機傳輸數據時，USB庫都會調用一次回調函數CopyRoutine，參數length是本次傳輸所要發送的數據字節數目，CopyRoutine必須返回一個緩沖區指針，這個緩沖區中必須包含要求的數據字節，USB庫將把用戶緩沖區的數據拷貝到USB緩沖區并擇機發送出去。

當以length=0調用CopyRoutine時，CopyRoutine需要返回用戶緩沖區的長度，因為CopyRoutine的返回類型是一個指針，所以需要通過類型的強制轉換返回緩沖區長度。這個功能是為了處理用戶緩沖區的長度與主機SETUP數據請求長度不符的情況，而不至于造成用戶緩沖區的溢出。

介紹完上述若干概念和回調函數，再看SET_REPORT的實現就很容易了。

SET_REPORT是一個數據出過程，因此需要實現一個Class_Data_Setup回調函數，示例如下：

RESULT HID_Data_Setup(u8 RequestNo)
{
u8 *(*CopyRoutine)(u16 length);
CopyRoutine = NULL;
if (pInformation->USBbmRequestType == CLASS_REQUEST|INTERFACE_RECIPIENT
&& RequestNo == SET_REPORT)
CopyRoutine = My_Data_Request;

if (CopyRoutine == NULL)
return USB_UNSUPPORT;

pInformation->Ctrl_Info.CopyData = CopyRoutine;
pInformation->Ctrl_Info.Usb_wOffset = 0;
pInformation->Usb_wLength = (*CopyRoutine)(0);

return USB_SUCCESS;
} // End of HID_Data_Setup()

u8 My_Buffer[10];
u8 *My_Data_Request(u16 length)
{
if (length == 0)
return (u8*)10;// 假定你的REPORT長度和Buffer長度為10

return My_Buffer;
}

上面介紹的CopyRoutine用于把多次傳輸的數據包合并到一個完整的緩沖區中，因此只有到STATUS階段才能夠指導一次SETUP傳輸是否結束，所以用戶程序需要在回調函數Process_Status_IN中處理從SET_REPORT接收到的數據。因為所有的回調函數都是USB中斷處理的一部分，所以更好的辦法是在Process_Status_IN中設置一個標記，然后在用戶主程序中判斷這個標記并做處理。

注意，STM32的USB庫設計成以回調函數處理用戶命令請求，包含類命令請求，是為了能夠清晰地區分庫程序和用戶程序，使這兩者不會混在一起，這樣的好處是非常明顯的，當USB庫需要更新升級時，只需替換掉相應的程序模塊，而不必修改用戶已經完成的程序。

以上的介紹都可以在STM32 USB庫的說明手冊中找到。

上述示意代碼是以My_Buffer長度為10字節為例，而USB庫的默認包長度為16字節，因此My_Data_Request并沒有多包的處理。

關于多包的緩沖區處理的示意代碼可以是這樣的：

u8 *My_Data_Request(u16 length)
{
if (length == 0)
return (u8*)100;// 假定你的REPORT長度和Buffer長度為100

return &My_Buffer[pInformation->Ctrl_Info.Usb_wOffset];
}

這里有一個庫中使用的變量pInformation->Ctrl_Info.Usb_wOffset，這個變量回在傳輸每個數據包時候由庫中的程序按數據包長度增加，如最大包長為16字節時，第一次調用My_Data_Request時Usb_wOffset=0，第二次調用My_Data_Request時Usb_wOffset=16，第三次調用My_Data_Request時Usb_wOffset=32，依此類推。這樣就可以使用Usb_wOffset作為My_Buffer的下標從My_Data_Request返回。

對于提問“如何傳遞length？在上面沒有看到這個參數的傳遞過程”的回答：