[问答]

如何使用stm32 USB功能完成USB转串口功能？

4080

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 如何使用STM32 USB功能完成USB转串口功能？ 0
2021-12-7 07:09:40　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × heks 该类别下有 50 个回答。邀请回答 hgimtk 该类别下有 44 个回答。邀请回答新星之火12138 该类别下有 42 个回答。邀请回答 wang21cj 该类别下有 41 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 40 个回答。邀请回答 hjfjsdgfjdsf 该类别下有 37 个回答。邀请回答 fdjslkjd 该类别下有 35 个回答。邀请回答 uvysdfydad 该类别下有 35 个回答。邀请回答 werywer 该类别下有 35 个回答。邀请回答 h1654155957.9520 该类别下有 35 个回答。邀请回答 jenny042 该类别下有 34 个回答。邀请回答 dfzvzs 该类别下有 34 个回答。邀请回答维生素B2 该类别下有 34 个回答。邀请回答凤毛麟角该类别下有 34 个回答。邀请回答 hfgdzc 该类别下有 33 个回答。邀请回答 ggfvxv 该类别下有 33 个回答。邀请回答刘洋该类别下有 33 个回答。邀请回答 meihuacg 该类别下有 33 个回答。邀请回答 lining870815844 该类别下有 32 个回答。邀请回答 h1654155275.6678 该类别下有 32 个回答。邀请回答举报陈霞相关推荐 • STM32如何实现USB转串口功能？ 1616 • 怎么实现USB转串口功能？ 1088 • 如何去实现STM32F407的USB转串口功能呢 3187 • STM32如何快速实现USB虚拟串口+回环测试+USB转TTL的功能？ 1365 • 可编程USB转串口适配器的功能特点有哪些呢 1044 • USB转串口和USB转TTL的区别 23749 • 如何通过USB转串口向stm32传输接收数据？ 897 • 求助，关于STM32 USB转串口与其他单片机通讯问题求解 168 • STM32自带的USB稳定吗？ 31046 • stm32cubemx生成工程后USB转串口出现黄色感叹号怎么解决？ 7969 1个回答

STM32 USB系列之虚拟串口

这段时间缓慢更新一下stm32 u***系列的博客，前段时间在多个地方零零散散的学习和使用USB协议，在网上查找的资料也是零零散散的，整理一下写成博客。
  1. 开发环境

使用stm32f103c8t6，HAL库，使用CUBE自带的USB库。工程使用vscode+gcc编译，工程文件在文末链接下载，提供makefile和keil两个版本。
2. 功能介绍

使用stm32 USB功能完成USB转串口功能，使用引脚配置如下：

使用USART1作为调试信息输出，USART2作为串口输出，LED为系统指示。
3. CubeMX 配置

设置系统时钟为72MHZ，调试串口UASART1波特率为921600（选择高波特率，少占用中断时间），USART2波特率默认为115200，开启中断。

选择USB Device功能，速度为默认全速USB设备12MHZ，并使能USB_DEVICE库，选择Virtual Port Com （虚拟串口，VPC），使用默认配置。

设置系统时钟为72MHZ，然后生成工程。

4.软件部分

使用cube生成的代码编译下载后，将USB插入电脑，在电脑设备管理器中将显示新的串口设备（使用STM32的USB VPC时需要对应的驱动程序，驱动在程序也在文末的链接中）

在串口调试助手中，可打开或关闭串口，不过此时还没有任何功能。

4.1 发送函数
接下来进行功能配置，虚拟串口的主要配置代码在 src->u***d_cdc_if.c中，其中几个重要函数为：

static int8_t CDC_Control_FS(uint8_t cmd, uint8_t* pbuf, uint16_t length);
static int8_t CDC_Receive_FS(uint8_t* Buf, uint32_t *Len);
uint8_t CDC_Control_FS(uint8_t* Buf, uint16_t Len);

uint8_t CDC_Transmit_FS(uint8_t* Buf, uint16_t Len);函数用于向USB VPC发送数据，Buf为待发送的数据缓冲区地址，Len为待发送数据长度。

/*示例一，在main函数中的while循环中输入下列代码
在连接打开串口助手后可接收到数据*/
while(1)
{
CDC_Control_FS((uint8_t *)"hellon",6);
HAL_Delay(1000);
}

在编译下载后，将USB插入电脑，使用川酷哦调试助手将会每秒接收到一次"hello"。

4.2 USB上电重新枚举
在使用上面代码的时候存在一个问题：每次下载完程序后都需要重新拔插一次USB才可以识别串口，这是由于芯片在下载完程序后没有重新枚举所导致的。需要在设备上电后对USB进行重新枚举即可，使用方法为将USB DP（PA12）引脚拉低一段时间后即可。

/*USB 重新枚举函数*/
void USB_Reset(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_12;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_12,GPIO_PIN_RESET);
HAL_Delay(100);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_12,GPIO_PIN_SET);
}

该函数使用时应放在USB初始化之前，或者使用其他IO控制三极管拉低电平。

/* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */
  USB_Reset();
  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  MX_USB_DEVICE_Init();
  MX_USART2_UART_Init();

重新下载上电后，可发现串口已重新枚举识别，只需重新开启串口调试助手即可。
4.3 USB接收函数

static int8_t CDC_Receive_FS(uint8_t* Buf, uint32_t *Len)为USB接收回调函数，在USB VPC接收到数据时，会进入该函数，在该函数中进行USB数据接收处理即可。
USB转串口设备，需要在stm32的USB端接收到数据后转发到stm32 串口端

static int8_t CDC_Receive_FS(uint8_t* Buf, uint32_t *Len)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  extern UART_HandleTypeDef huart2,huart1;
  /*将USB接收到的数据转发到USART2*/
  HAL_UART_Transmit_IT(&huart2,Buf,*Len);

  USBD_CDC_SetRxBuffer(&hU***DeviceFS, &Buf[0]);
  USBD_CDC_ReceivePacket(&hU***DeviceFS);
  return (USBD_OK);
  /* USER CODE END 6 */
}
在stm32虚拟的串口中发送数据，可在stm32的USART2的TX引脚（PA2）收接收到数据。

4.4 设置USB虚拟串口波特率

在前面的发送和接收中，均不能进行波特率设置，u***发送到串口的数据波特率为默认值115200。
USB的波特率配置在static int8_t CDC_Control_FS(uint8_t cmd, uint8_t* pbuf, uint16_t length)函数中，cmd为u*** cdc的控制命令，pbuf为数据接收指针，length为数据长度。
当cmd为0x20时为设置虚拟串口波特率;

其接收到的数据一共七位，数据格式定义(小端模式)如下：
[tr]偏移含义数据大小说明[/tr]

0-3	波特率	4字节	串口波特率，位每秒
4	停止位	1字节	0 ~ 一位停止位、1 ~ 1.5位停止位、2 ~ 2位停止位
5	校验位	1字节	0无校验、1奇校验、2偶校验、3、4~是啥我也不知道了
6	数据位	1字节	5，6，7，8，16

由于stm32芯片并不支持这么多串口参数，在无对应参数时使用默认配置。在接收到修改波特率命令后修改USART配置。

case CDC_SET_LINE_CODING:
{
   extern UART_HandleTypeDef huart2;
   huart2.Init.BaudRate=*((uint32_t*)pbuf);
   switch (pbuf[4])
   {
   case 2:
      huart2.Init.StopBits=UART_STOPBITS_2;
      break;
   default:
      huart2.Init.StopBits=UART_STOPBITS_1;
      break;
   }
   switch (pbuf[5])
   {
   case 1:
      huart2.Init.Parity=UART_PARITY_ODD;
      break;
   case 2:
      huart2.Init.Parity=UART_PARITY_EVEN;
      break;
   default:
      huart2.Init.Parity=UART_PARITY_NONE;
      break;
   }

   huart2.Init.WordLength=UART_WORDLENGTH_8B;
   HAL_UART_Init(&huart2);
}
break;
配置完成后，在串口调试助手中修改波特率，可该改变对应串口数据输出波特率，实测1.5M波特率可正常运行。

4.5 串口接收数据

在前面部分已经完成了USB转串口的发送部分，还有USB转串口的接收部分未完成。
该部分实现思路为在串口中断中接收数据，然后将数据发送至USB。
不过由于USB协议并不是实时发送，经过测试两次连续调用CDC_Transmit_FS小于100us将导致数据丢包，.并且由于USB缓冲区大小原因，一次性发送或接收大量数据将会严重丢包。
故使用循环队列对发送接收数据进行缓冲，在发送和接收数据时先进入缓冲区，然后使用定每隔500us定时将缓冲区数据分包发送。
附件

如果感觉写的还不错的话，给我点个赞或者github来一个star吧！