嵌入式开发|使用stm32配置自定义的HID设备 usb|stm32

STM32USB设备设计步骤：申明：文章为原创性文章，转载请申明！！！
本文不对USB协议进行讲述，对于usb协议，我建议大家静下心好好去看下对应的资料，USB协议不是一个简单的协议，不是一两天就能弄透彻的！对usb协议零基础者，建议大家可以看《圈圈教你玩USB》这本书的前面一部分将USB协议的，去网上搜能搜到电子版的！
1. 使用CubeMX生成一个HID工程（注意不是Custom HID），默认生成的为模拟鼠标工程，我们需要在此基础上修改成我们自己的HID设备。 Cubemx配置步骤：

System Core->RCC->High Speed Clock: Crystal/Ceramic Resonator
System Core->SYS: Serial Wire
Connectivity->USB_OTG_FS->Mode: Device_Only
Middleware->USB_DEVICE->Class For FS IP: Human Interface Device Class (HID)
然后设置下System Core->NVIC中的USB OTG FS global interrupt 优先级
再配置时钟确保USB时钟为48MHZ即可
之后可以生成代码了
至此，模板已经建立完成！！！！

2. 打开工程，编译下载，保证你硬件没问题，插上电脑之后，在设备管理器中便可以看到多了一个USB输入设备！ 3. 在main.c中添加以下应用代码：

#include "usbd_hid.h" extern USBD_HandleTypeDef hUsbDeviceFS;

修改main函数

int main(void) { struct mouseHID_t { uint8_t buttons; int8_t x; int8_t y; int8_t wheel; }; struct mouseHID_t mouseHID; mouseHID.buttons = 0; mouseHID.x = 10; mouseHID.y = 0; mouseHID.wheel = 0; HAL_Init(); SystemClock_Config(); MX_GPIO_Init(); MX_USB_DEVICE_Init(); while (1) { USBD_HID_SendReport(&hUsbDeviceFS, (uint8_t*)&mouseHID, sizeof(struct mouseHID_t)); HAL_Delay(1000); }

编译下载，然后把板子插上电脑，不动你的鼠标，你会看到鼠标每隔1s会往右边移动一点点，这就是模拟鼠标功能！
至此，我们的模板已经验证完成，接下来就是在此基础上修改成我们所需要的自定义的设备了！
为什么要该呢？
因为此模板有局限性，这是一个模拟鼠标的模板，当然也就只能实现基础的鼠标的功能，但是我们往往做成USB设备，不会只弄个鼠标，甚至有的只是借助usb来实现通讯，那么使用鼠标这个肯定是不行的，而且此模板一次只能发送4个字节的数据，4个字节怎么可能满足我们的需求！
4. 熟悉工程的结构

与usb有关的文件有如下文件：

**stm32f1xx.it.c 存放usb中断服务函数
usb_device.c USB初始化
usbd_desc.c 重点存放 USB设备描述符
usbd_conf.c 发送接收、初始化、回调函数等等底层函数与HAL库结合
usbd_core.c 内核相关
usbd_ctlreq.c 控制请求
usbd_ioreq.c 输入输出请求
usbd_hid.c HID配置
**
其中对于我们使用最为重要的是
usbd_desc.c
usbd_hid.c
我们主要修改这两个函数内的描述符，其他usb协议逻辑啥的我们基本不需要动
5. 修改设备描述符

usbd_desc.c文件内存放了设备描述符的数组

__ALIGN_BEGIN uint8_t USBD_FS_DeviceDesc[USB_LEN_DEV_DESC] __ALIGN_END = { 0x12,/*bLength */ USB_DESC_TYPE_DEVICE,/*bDescriptorType*/ 0x00,/*bcdUSB */ 0x02, 0x00,/*bDeviceClass*/ 0x00,/*bDeviceSubClass*/ 0x00,/*bDeviceProtocol*/ USB_MAX_EP0_SIZE,/*bMaxPacketSize*/ LOBYTE(USBD_VID),/*idVendor*/ HIBYTE(USBD_VID),/*idVendor*/ LOBYTE(USBD_PID_FS),/*idProduct*/ HIBYTE(USBD_PID_FS),/*idProduct*/ 0x00,/*bcdDevice rel. 2.00*/ 0x02, USBD_IDX_MFC_STR,/*Index of manufacturerstring*/ USBD_IDX_PRODUCT_STR,/*Index of product string*/ USBD_IDX_SERIAL_STR,/*Index of serial number string*/ USBD_MAX_NUM_CONFIGURATION/*bNumConfigurations*/ };

上面数组中使用到了的宏定义

#defineUSB_DESC_TYPE_DEVICE0x01U #define USB_MAX_EP0_SIZE64U #define USBD_VID1155 #define USBD_LANGID_STRING1033 #define USBD_MANUFACTURER_STRING"STMicroelectronics" #define USBD_PID_FS22315 #define USBD_PRODUCT_STRING_FS"STM32 Human interface" #define USBD_CONFIGURATION_STRING_FS"HID Config" #define USBD_INTERFACE_STRING_FS"HID Interface" #defineUSBD_IDX_MFC_STR0x01U #defineUSBD_IDX_PRODUCT_STR0x02U #defineUSBD_IDX_SERIAL_STR0x03U

【嵌入式开发|使用stm32配置自定义的HID设备】我们一般修改usb设备的厂家ID，也就是对应的USBD_VID为0xff，0xff应该没有哪个厂家申请吧

#define USBD_VID0xFF

厂家ID是需要像USB协会申请的，要交保护会，有的id被别的公司申请了，如果你不小心用了别人的，电脑识别之后会自动加载别人厂家对应的驱动程序，有可能导致你的实验失败
6.修改usb_hid.c，打造我们自己的特定设备 usb_hid.c这个函数有点坑的，在这个函数中有几个配置数组实际是没有使用到的，但是你不要去删除，他被其他函数调用，别管就好了，我们需要配置只有两个数组

/* USB HID device FS Configuration Descriptor */ __ALIGN_BEGIN static uint8_t USBD_HID_CfgFSDesc[USB_HID_CONFIG_DESC_SIZ]__ALIGN_END = { ... }//USB 鼠标端口描述符 __ALIGN_BEGIN static uint8_t HID_MOUSE_ReportDesc[HID_MOUSE_REPORT_DESC_SIZE]__ALIGN_END = { ... }

只需要修改上述两个数组的内容就可以了，主要就是这两个数组，首先给大家看下我改成了什么样子吧

/* USB HID device FS Configuration Descriptor */ __ALIGN_BEGIN static uint8_t USBD_HID_CfgFSDesc[USB_HID_CONFIG_DESC_SIZ]__ALIGN_END = { /****************配置描述符****************/ 0x09, /* bLength: Configuration Descriptor size 描述符长度 */ USB_DESC_TYPE_CONFIGURATION, /* bDescriptorType: Configuration 描述符类型配置描述符为0x02*/ USB_HID_CONFIG_DESC_SIZ,/* wTotalLength: Bytes returned 描述符集合长度两个字节低位在前 */ 0x00, 0x01,/*bNumInterfaces: 1 interface 配置支持的接口数量*/ 0x01,/*bConfigurationValue: Configuration value 配置的值*/ 0x00,/*iConfiguration: Index of string descriptor describing the configuration 字符串索引值为0表示没有字符串*/ 0x80,/*bmAttributes: bus ext-powered and not Support Remote Wake-up D7保留必须为1 D6为0不是自供电 D5为0不支持远程唤醒 D4-D0保留设置为0*/ 0x32,/*MaxPower 100 mA: this current is used for detecting Vbus 设备需要获取的电流值单位2mA*//****************接口描述符****************/ /************** Descriptor of Custom device interface ****************/ 0x09,/* bLength 描述符长度*/ USB_DESC_TYPE_INTERFACE,/* bDescriptorType 描述符类型接口描述符为0x04 */ 0x00,/* bInterfaceNumber 接口的编号从0开始多个接口时接口编号应不一样 */ 0x00,/* bAlternateSetting 接口备用编号很少使用一般为0 */ 0x02,/* bNumEndpoints 使用的端点数（不包含端点0） */ 0x03,/* bInterfaceClass: HID 接口使用的类 HID类为0x03*/ 0x00,/* bInterfaceSubClass : 1=BOOT, 0=no boot 接口使用的子类 */ 0x00,/* nInterfaceProtocol : 0=none, 1=keyboard, 2=mouse 接口使用的协议 */ 0x00,/* iInterface 接口描述字符串索引值 0表示没有字符串*//****************HID描述符****************/ /************** Descriptor of HID ************************************/ /* 18 */ 0x09,/*bLength: HID Descriptor size 描述符长度*/ HID_DESCRIPTOR_TYPE, /*bDescriptorType: HID 描述符类型 HID描述符为0x21*/ 0x11,/*bcdHID: HID Class Spec release number HID使用的协议版本 1.11 */ 0x01, 0x00,/*bCountryCode: Hardware target country 设备适应的国家*/ 0x01,/*bNumDescriptors: Number of HID class descriptors to follow 下级 HID描述符的数量（可以是报告描述符也可以是物理描述符，但是至少有一个报告描述符，我们这个只有一个就是下面的鼠标报告描述符数组）*/ 0x22,/*bDescriptorType 下级描述符类型 0x22代表报告描述符*/ HID_MOUSE_REPORT_DESC_SIZE,/*wItemLength: Total length of Report descriptor 下级描述符的长度注意大小为2个字节，所以后面有个0x00*/ 0x00,#if 0 //此为工程模板的鼠标配置因为我们自己写了一个所以这个我们可以不用管了，放在这参考，可供和上面的比对 /************** Descriptor of Joystick Mouse interface ****************/ /* 09 */ 0x09,/*bLength: Interface Descriptor size*/ USB_DESC_TYPE_INTERFACE,/*bDescriptorType: Interface descriptor type*/ 0x00,/*bInterfaceNumber: Number of Interface*/ 0x00,/*bAlternateSetting: Alternate setting*/ 0x01,/*bNumEndpoints*/ 0x03,/*bInterfaceClass: HID*/ 0x00,/*bInterfaceSubClass : 1=BOOT, 0=no boot*/ 0x00,/*nInterfaceProtocol : 0=none, 1=keyboard, 2=mouse*/ 0,/*iInterface: Index of string descriptor*//******************** Descriptor of Joystick Mouse HID ********************/ /* 18 */ 0x09,/*bLength: HID Descriptor size*/ HID_DESCRIPTOR_TYPE, /*bDescriptorType: HID*/ 0x11,/*bcdHID: HID Class Spec release number*/ 0x01, 0x00,/*bCountryCode: Hardware target country*/ 0x01,/*bNumDescriptors: Number of HID class descriptors to follow*/ 0x22,/*bDescriptorType*/ HID_MOUSE_REPORT_DESC_SIZE,/*wItemLength: Total length of Report descriptor*/ 0x00, #endif/****************端点描述符****************/ /******************** Descriptor of Mouse endpoint ********************/ /* 27 输入端点描述符*/ 0x07,/*bLength: Endpoint Descriptor size 描述符的长度*/ USB_DESC_TYPE_ENDPOINT, /*bDescriptorType: 描述符的类型端点描述符为0x05*/ HID_EPIN_ADDR,/*bEndpointAddress: Endpoint Address (IN) 端点地址 D7为端点传输方向，1输入0输出 D3-D0为端点号 D6-D4保留*/ 0x03,/*bmAttributes: Interrupt endpoint 端点属性此处为中断传输*/ HID_EPIN_SIZE, /*wMaxPacketSize:端点支持的最大包长大小长度2个字节*/ 0x00, HID_FS_BINTERVAL,/*bInterval: Polling Interval 对于中断传输表示端点的查询时间，其他传输请参考协议*//* 34 输出端点描述符*/ 0x07,/*bLength: Endpoint Descriptor size描述符的长度 */ USB_DESC_TYPE_ENDPOINT, /*bDescriptorType:描述符的类型端点描述符为0x05*/ HID_EPOUT_ADDR,/*bEndpointAddress: Endpoint Address (OUT)端点地址 D7为端点传输方向，1输入0输出 D3-D0为端点号 D6-D4保留 */ 0x03,/*bmAttributes: Interrupt endpoint端点属性此处为中断传输*/ HID_EPIN_SIZE, /*wMaxPacketSize:端点支持的最大包长大小长度2个字节*/ 0x00, HID_FS_BINTERVAL,/*bInterval: Polling Interval对于中断传输表示端点的查询时间，其他传输请参考协议 */ }; //USB 鼠标报告描述符 __ALIGN_BEGIN static uint8_t HID_MOUSE_ReportDesc[HID_MOUSE_REPORT_DESC_SIZE]__ALIGN_END = { /* note: use "HID Descriptor Tool" */#if 0 //自定义输入设备只具有一个输入端口 /* Raw Data -----------------------------Item Tag(value)------------------------------------ */ 0x05, 0x0C,/* Usage Page (Consumer Devices)*/ 0x09, 0x01,/* Usage (Consumer Control)*/ 0xA1, 0x01,/* Collection (Application)*/ 0x09, 0x01,/*Usage (Consumer Control)*/ 0x15, 0x00,/*Logical Minimum (0)*/ 0x25, 0xff,/*Logical Maximum (-1)*/ 0x75, 0x08,/*Report Size (8)*/ 0x95, 40,/*Report Count (40)*/ 0x81, 0x02,/*Input (Data,Var,Abs,NWrp,Lin,Pref,NNul,Bit)*/ 0xC0/* End Collection*/ #endif //输入输出设备具有一个输入端口一个输出端口 /* note: use "HID Descriptor Tool" */ /* Raw Data -----------------------------Item Tag(value)------------------------------------ */ 0x05, 0x0C,/* Usage Page (Consumer Devices)*/ 0x09, 0x01,/* Usage (Consumer Control)*/ 0xA1, 0x01,/* Collection (Application)*/ 0x09, 0x01,/*Usage (Consumer Control)*/ 0x15, 0x00,/*Logical Minimum (0)*/ 0x25, 0xff,/*Logical Maximum (-1)*/ 0x75, 0x08,/*Report Size (8)*/ 0x95, 40,/*Report Count (40)*/ 0x81, 0x02,/*Input (Data,Var,Abs,NWrp,Lin,Pref,NNul,Bit) */ 0x09, 0x01,/*Usage (Consumer Control)*/ 0x15, 0x00,/*Logical Minimum (0)*/ 0x25, 0xff,/*Logical Maximum (-1)*/ 0x75, 0x08,/*Report Size (8)*/ 0x95, 40,/*Report Count (40)*/ 0x91, 0x02,/* Output (Data,Var,Abs,NWrp,Lin,Pref,NNul,NVol,Bit) */ 0xC0/* End Collection*///0x05,0x01, // 0x09,0x02, // 0xA1,0x01, // 0x09,0x01,// 0xA1,0x00, // 0x05,0x09, // 0x19,0x01, // 0x29,0x03,// 0x15,0x00, // 0x25,0x01, // 0x95,0x03, // 0x75,0x01,// 0x81,0x02, // 0x95,0x01, // 0x75,0x05, // 0x81,0x01,// 0x05,0x01, // 0x09,0x30, // 0x09,0x31, // 0x09,0x38,// 0x15,0x81, // 0x25,0x7F, // 0x75,0x08, // 0x95,0x03,// 0x81,0x06, // 0xC0,0x09, // 0x3c,0x05, // 0xff,0x09,// 0x01,0x15, // 0x00,0x25, // 0x01,0x75, // 0x01,0x95,// 0x02,0xb1, // 0x22,0x75, // 0x06,0x95, // 0x01,0xb1,// 0x01,0xc0 };

特别注意有两个申明需要修改！

/* USB HID device FS Configuration Descriptor */ __ALIGN_BEGIN static uint8_t USBD_HID_CfgFSDesc[USB_HID_CONFIG_DESC_SIZ]__ALIGN_END = { ... }

数组中配置的时候使用的

#define HID_EPIN_ADDR0x81U #define HID_EPOUT_ADDR0x01U #define HID_EPIN_SIZE64//0x05U/* 最大的包数据大小 */#define USB_HID_CONFIG_DESC_SIZ41U//34U/*usb配置描述符的大小*/ #define USB_HID_DESC_SIZ9U #define HID_MOUSE_REPORT_DESC_SIZE31U//19U//74U

USB_HID_CONFIG_DESC_SIZ用来描述usb配置描述符的大小
HID_EPIN_SIZE用来设置最大的包数据大小，特别特别注意这个，这个是用来设置端点支持的最大包长度，当我们想要设置我们一次传输的数据量有多少时，首先需要设置HID_EPIN_SIZE的大小大于*最大的一包数据的长度，然后在HID描述符中配置端点的数据大小。*
修改完配置描述符之后，还需要制作我们特定的HID报告描述符