STM32的USB虛擬串口介紹

通常我們使用STM32進行串口通信會選擇其硬件串口，但在某些情況下串口會不夠用，這個時候就可以選擇USB的虛擬串口，這樣可以增加一個串口。

USB是非常復(fù)雜的一個設(shè)備，要想完全搞懂它需要花費不少時間和精力。但去使用它卻相對簡單。這里我們使用STM32CubeMX構(gòu)建一個初始工程，然后實現(xiàn)將我們從電腦發(fā)下來的東西原封不動地發(fā)回電腦，使用的芯片是STM32F103zet6。

USB需要配置兩個地方，一個是Connectivity下勾選USB，在Mode下勾選Device，下面的參數(shù)保持默認即可。其他芯片類型的選項可能不同，選擇有Device字樣的就OK。

第二在Middleware下選擇USB_DEVICE，在右邊的下拉菜單選擇Communication Device Class（Virtual Port Com），下面的參數(shù)設(shè)置可以保持默認，除非你了解各個參數(shù)是干什么的，否則不建議修改。這些參數(shù)涉及到了USB的設(shè)備描述符、字符串描述符、緩存等等。

其他配置包括時鐘、工程路徑、工具鏈、驅(qū)動設(shè)置等等就不羅嗦了，配置好后點擊生成代碼，我使用gcc編譯。

USB虛擬串口涉及的文件有下面三類：

底層

中間層

應(yīng)用層

實際使用的時候只需要關(guān)心應(yīng)用層即可。

在編譯下載之前，我們需要在電腦安裝STM32提供的虛擬串口驅(qū)動，這在他們的官網(wǎng)可以下載到。

驅(qū)動安裝好后，接下來看看如何實現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)。

在usb_device.c文件下實現(xiàn)了USB設(shè)備的初始化，只需要調(diào)用它就完成了所有的USB初始化工作。

通過在main中調(diào)用這個函數(shù)，電腦就已經(jīng)可以將芯片的USB識別為一個串口了。進一步詳細內(nèi)容就不展開了，以后會專門發(fā)文介紹USB。

上面的VID和PID可以在文件usbd_desc.c中找到，設(shè)備描述符就在這個文件中。

OK，現(xiàn)在虛擬串口正確識別了，下面就是數(shù)據(jù)的收發(fā)了。

數(shù)據(jù)收發(fā)的接口在usbd_cdc_if.c文件下。

這里可以看到接收用了static關(guān)鍵字，說明它只能在本文件中使用，不可以外部調(diào)用。發(fā)送我們可以直接調(diào)用。這里先介紹發(fā)送吧。

發(fā)送

如果是發(fā)送原始數(shù)據(jù)，可以直接將數(shù)據(jù)打包成數(shù)組，然后調(diào)用函數(shù)發(fā)送即可。但通常我們用串口打log，所以這里可以構(gòu)造一個printf函數(shù)。

這樣使用USB虛擬串口打印東西就非常方便了。這里要注意buff要夠大，否則會出現(xiàn)發(fā)送亂碼或不全的問題。

接收

USB虛擬串口的接收采用了中斷方式，芯片接收到數(shù)據(jù)后中斷回調(diào)函數(shù)會調(diào)用CDC_Receive_FS()函數(shù)接收數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)放到接收緩存中。但是軟件沒有提供直接獲得數(shù)據(jù)和個數(shù)的接口。所以我采取了一種簡單暴力的方式來獲取數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)個數(shù)。

收到數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù)的緩存指針通過參數(shù)Buf傳進來，數(shù)據(jù)個數(shù)通過參數(shù)Len傳進來。上面三個extern的變量在main文件中定義，get_data_flag標志是否收到數(shù)據(jù)，buf存放數(shù)據(jù)，data_nums存放數(shù)據(jù)個數(shù)。由于USB虛擬串口一次最多接收64字節(jié)，如果收到的數(shù)據(jù)多于64字節(jié)，會連續(xù)調(diào)用多次接收函數(shù)，上圖中的方法理論上可以任意接收不超過buf大小個字節(jié)。

在main.c中的情況如下所示：

運行效果如下圖所示：

使用虛擬串口波特率不起作用，任何波特率都可以用。

在main中我們還發(fā)現(xiàn)有一個USB_Status_Init()函數(shù)，這個函數(shù)用來復(fù)位USB口。如果沒有這個函數(shù)，每次下載完程序后需要重新插拔usb線電腦才能識別到，有了它就可以不用拔插線了。

原理也很簡單，就是讓USB的兩個Pin都是低電平持續(xù)幾個毫秒即可。

OK，關(guān)于STM32的USB虛擬串口就介紹到這里了，很多細節(jié)我也不甚了解，希望看到本文的小伙伴能指正補充。