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sakumisu 2022-04-05 18:54:40 +08:00
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@ -1,6 +1,14 @@
设备协议栈
=========================
关于设备协议栈 API 的实现过程,有兴趣的可以看我的 B 站视频。设备协议栈的 API 使用了大量的链表,如何使用相关 API,参考下面一张图,并且总结如下:
- 有多少个 class 就调用多少次 `usbd_class_register`
- 每个 class 有多少个接口就调用多少次 `usbd_class_add_interface`,已经支持的 class 接口就调用对应的 `usbd_xxx_class_add_interface`
- 每个接口有多少个端点就调用多少次 `usbd_interface_add_endpoint`
.. figure:: img/api_device1.png
CORE
-----------------
@ -19,7 +27,9 @@ CORE
- **list** 端点的链表节点
- **ep_addr** 端点地址(带方向)
- **ep_cb** 端点中断回调函数
- **ep_cb** 端点中断回调函数。
.. note:: 注册 IN 方向则表示发送完成后触发,注册 OUT 中断则表示有数据就触发。
接口结构体
""""""""""""""""""""""""""""""""""""
@ -192,7 +202,7 @@ usbd_class_add_interface
- **devclass** USB 设备类的句柄
- **intf** USB 设备接口的句柄
**usbd_interface_add_endpoint**
usbd_interface_add_endpoint
""""""""""""""""""""""""""""""""""""
``usbd_interface_add_endpoint`` 用来给 USB 接口增加端点,并将端点信息挂载在接口的链表上。
@ -205,7 +215,16 @@ usbd_class_add_interface
- **intf** USB 设备接口的句柄
- **ep** USB 设备端点的句柄
**usb_device_is_configured**
usbd_initialize
""""""""""""""""""""""""""""""""""""
``usbd_initialize`` 用来初始化 usb device 寄存器配置、usb 时钟、中断等,需要注意,此函数必须在所有列出的 API 最后。
.. code-block:: C
int usbd_initialize(void);
usb_device_is_configured
""""""""""""""""""""""""""""""""""""
``usb_device_is_configured`` 用来检查 USB 设备是否被配置(枚举)。
@ -424,16 +443,27 @@ usbd_audio_set_volume
- **vol** 音量,从 0-100
usbd_audio_set_interface_callback
usbd_audio_open
""""""""""""""""""""""""""""""""""""
``usbd_audio_set_interface_callback`` 用来开关音频数据传输。
``usbd_audio_open`` 用来开启音频数据传输。
.. code-block:: C
void usbd_audio_set_interface_callback(uint8_t value);
void usbd_audio_open(uint8_t intf);
- **value** 为1 表示开启 stream 传输为0 相反
- **intf** 开启的接口号
usbd_audio_close
""""""""""""""""""""""""""""""""""""
``usbd_audio_close`` 用来关闭音频数据传输。
.. code-block:: C
void usbd_audio_close(uint8_t intf);
- **intf** 关闭的接口号
UVC
-----------------
@ -455,7 +485,7 @@ usbd_video_add_interface
usbd_video_probe_and_commit_controls_init
""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
``usbd_video_probe_and_commit_controls_init`` 用来开关视频数据传输
``usbd_video_probe_and_commit_controls_init`` 初始化视频传输每帧最大传输长度
.. code-block:: C
@ -463,6 +493,28 @@ usbd_video_probe_and_commit_controls_init
- **value** 为1 表示开启 stream 传输为0 相反
usbd_video_open
""""""""""""""""""""""""""""""""""""
``usbd_video_open`` 用来开启视频数据传输。
.. code-block:: C
void usbd_video_open(uint8_t intf);
- **intf** 开启的接口号
usbd_video_close
""""""""""""""""""""""""""""""""""""
``usbd_video_close`` 用来关闭视频数据传输。
.. code-block:: C
void usbd_video_open(uint8_t intf);
- **intf** 关闭的接口号
usbd_video_mjpeg_payload_fill
""""""""""""""""""""""""""""""""""""

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@ -1,2 +1,168 @@
USB 转串口
=========================
USB转串口即实现计算机USB接口到通用串口之间的转换。为没有串口的计算机提供快速的通道而且使用USB转串口设备等于将传统的串口设备变成了即插即用的USB设备。市面上的比如 CH340、FT232、PL2302 等等。
所以如果需要实现该功能,那么我们使用的芯片需要具备以下两个条件:
- 有 UART 外设
- 有 USB DEVICE 外设
接下来我们就可以愉快的进行代码的编写了。USB 转串口我们采用的是 CDC ACM 类。
- 首先是实现 `usbd_cdc_acm_set_line_coding` 函数,这个函数的作用就是当我们点击电脑上的串口软件设置串口相关信息时(如下图所示),主机会通过 USB 发送设置串口的命令给设备,对设备上的串口进行配置,所以这边我们需要根据形参来配置串口。
.. figure:: img/usb2uart1.png
- 其次实现 `usbd_cdc_acm_set_rts`,主要用来设置串口硬件流控。这里需要注意, windows 上任何软件是无法设置 RTS 的,可以说是 windows 驱动问题
- 调用 `usbd_desc_register` 注册 cdc acm 描述符包含设备描述符、配置描述符、cdc acm 特定描述符、接口描述符、端点描述符、字符串描述符等等
.. code-block:: C
static const uint8_t cdc_descriptor[] = {
USB_DEVICE_DESCRIPTOR_INIT(USB_2_0, 0xEF, 0x02, 0x01, USBD_VID, USBD_PID, 0x0100, 0x01),
USB_CONFIG_DESCRIPTOR_INIT(USB_CONFIG_SIZE, 0x02, 0x01, USB_CONFIG_BUS_POWERED, USBD_MAX_POWER),
CDC_ACM_DESCRIPTOR_INIT(0x00, CDC_INT_EP, CDC_OUT_EP, CDC_IN_EP, 0x02),
///////////////////////////////////////
/// string0 descriptor
///////////////////////////////////////
USB_LANGID_INIT(USBD_LANGID_STRING),
///////////////////////////////////////
/// string1 descriptor
///////////////////////////////////////
0x14, /* bLength */
USB_DESCRIPTOR_TYPE_STRING, /* bDescriptorType */
'C', 0x00, /* wcChar0 */
'h', 0x00, /* wcChar1 */
'e', 0x00, /* wcChar2 */
'r', 0x00, /* wcChar3 */
'r', 0x00, /* wcChar4 */
'y', 0x00, /* wcChar5 */
'U', 0x00, /* wcChar6 */
'S', 0x00, /* wcChar7 */
'B', 0x00, /* wcChar8 */
///////////////////////////////////////
/// string2 descriptor
///////////////////////////////////////
0x26, /* bLength */
USB_DESCRIPTOR_TYPE_STRING, /* bDescriptorType */
'C', 0x00, /* wcChar0 */
'h', 0x00, /* wcChar1 */
'e', 0x00, /* wcChar2 */
'r', 0x00, /* wcChar3 */
'r', 0x00, /* wcChar4 */
'y', 0x00, /* wcChar5 */
'U', 0x00, /* wcChar6 */
'S', 0x00, /* wcChar7 */
'B', 0x00, /* wcChar8 */
' ', 0x00, /* wcChar9 */
'C', 0x00, /* wcChar10 */
'D', 0x00, /* wcChar11 */
'C', 0x00, /* wcChar12 */
' ', 0x00, /* wcChar13 */
'D', 0x00, /* wcChar14 */
'E', 0x00, /* wcChar15 */
'M', 0x00, /* wcChar16 */
'O', 0x00, /* wcChar17 */
///////////////////////////////////////
/// string3 descriptor
///////////////////////////////////////
0x16, /* bLength */
USB_DESCRIPTOR_TYPE_STRING, /* bDescriptorType */
'2', 0x00, /* wcChar0 */
'0', 0x00, /* wcChar1 */
'2', 0x00, /* wcChar2 */
'2', 0x00, /* wcChar3 */
'1', 0x00, /* wcChar4 */
'2', 0x00, /* wcChar5 */
'3', 0x00, /* wcChar6 */
'4', 0x00, /* wcChar7 */
'5', 0x00, /* wcChar8 */
'6', 0x00, /* wcChar9 */
#ifdef CONFIG_USB_HS
///////////////////////////////////////
/// device qualifier descriptor
///////////////////////////////////////
0x0a,
USB_DESCRIPTOR_TYPE_DEVICE_QUALIFIER,
0x00,
0x02,
0x02,
0x02,
0x01,
0x40,
0x01,
0x00,
#endif
0x00
};
.. caution:: 注意数组最后的结束符,不要遗漏
- cdc acm 一共需要两个接口,一个控制接口,一个数据接口,由于我们只有一个 cdc acm所以只需要注册一个 class + 两个接口。其中控制接口需要一个中断端点,数据接口需要两个中断端点,由于接口驱动我们已经支持,所以调用 cdc acm 相关的添加接口的 API 即可。那么代码就如下:
.. code-block:: C
/*!< class */
usbd_class_t cdc_class;
/*!< interface one */
usbd_interface_t cdc_cmd_intf;
/*!< interface two */
usbd_interface_t cdc_data_intf;
/* function ------------------------------------------------------------------*/
void usbd_cdc_acm_out(uint8_t ep)
{
uint8_t data[64];
uint32_t read_byte;
usbd_ep_read(ep, data, 64, &read_byte);
for (uint8_t i = 0; i < read_byte; i++) {
printf("%02x ", data[i]);
}
printf("\r\n");
printf("read len:%d\r\n", read_byte);
usbd_ep_read(ep, NULL, 0, NULL);
}
void usbd_cdc_acm_in(uint8_t ep)
{
printf("in\r\n");
}
/*!< endpoint call back */
usbd_endpoint_t cdc_out_ep = {
.ep_addr = CDC_OUT_EP,
.ep_cb = usbd_cdc_acm_out
};
usbd_endpoint_t cdc_in_ep = {
.ep_addr = CDC_IN_EP,
.ep_cb = usbd_cdc_acm_in
};
usbd_desc_register(cdc_descriptor);
/*!< add interface */
usbd_cdc_add_acm_interface(&cdc_class, &cdc_cmd_intf);
usbd_cdc_add_acm_interface(&cdc_class, &cdc_data_intf);
/*!< interface add endpoint */
usbd_interface_add_endpoint(&cdc_data_intf, &cdc_out_ep);
usbd_interface_add_endpoint(&cdc_data_intf, &cdc_in_ep);
.. caution:: 注意端点接收中断中,接收 buf 的大小根据全速和高速来定,并且尽量不要在中断中开辟这么大的 buf
- 最后调用 `usbd_initialize` 初始化 usb。
- 此时,插上电脑可以枚举出一个 USB 设备,名称为 **USB 串行设备COMx**,然后我们可以打开枚举的串口,发一些数据,然后看调试口是否有数据,有的话,证明 USB 方面是通的。
上面完成后,接下来就是跟 UART 配合使用了,那怎么完成最终的 USB 转串口呢?首先我们需要梳理一下,整个的数据传输。
- 首先是 USB 发数据给设备,设备接收到数据以后,通过 UART TX 发送出去
- 其次是 UART RX 接收的数据,通过 USB 发送给主机
所以关于 UART RX 我们可以使用中断接收来接收数据但是呢UART RX 的数据如果太多,会丢,所以我们需要准备一个 Ringbuffer 组件,将 UART RX 接收的数据存到 Ringbuffer同理 USB OUT 接收的数据也放到 Ringbuffer所以我们需要准备两块 Ringbuffer。关于 Ringbuffer 原理和代码,大家自行百度。
然后接下来的代码就非常简单啦,根据上面梳理的结果,代码呈现的结果就如下:
- 初始化 Ringbuffer A 和 Ringbuffer B
- USB out 中断中读取数据并存入 Ringbuffer A 中
- while1 中从 Ringbuffer A 中读取数据,并使用 UART 发送函数发出去
- UART RX 中断中接收数据,并存入 Ringbuffer B 中while1中从 Ringbuffer B 中读取数据,并使用 USB 发送函数发出去

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@ -139,9 +139,9 @@ int main(void)
![CDC Device Demo](img/rtt_cdc_demo.png)
- host demo
![USB Host Demo1](img/1.png)
![USB Host Demo2](img/2.png)
![USB Host Demo3](img/3.png)
![USB Host Demo1](img/demo1.png)
![USB Host Demo2](img/demo2.png)
![USB Host Demo3](img/demo3.png)
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