串口调试在项目中被使用越来越多，串口资源的紧缺也变的尤为突出。很多本本人群，更是深有体会，不准备一个USB转串口工具就没办法进行开发。本章节来简单概述STM32低端芯片上的USB虚拟串口的移植。在官方DEMO中已经提供了现成的程序，这里对修改方法做简单说明。
官方demo及驱动程序，我存放在百度盘：
http://pan.baidu.com/s/1hq3moE4
首先打开官方demo我们开始进行移植，第一步复制我们可用的文件，操作如下：
Projects\Virtual_COM_Port文件夹下，复制红线部分
图1
图2
我为了方便演示统放在usb/src文件夹下：
图3
现在复制USB的库文件，这些文件不需要我们修改：
图4
上图中的文件统一放在usb/lib文件夹下：
图5
好了现在所需要的文件我们以复制完了。这里先讲一下DEMO程序的主要工作流程：
图6
由上图可知，PC通过虚拟串口发送数据到STM32 usb口，STM32再通过usart1发送数据到PC串口。我们做项目时，只用USB虚拟串口即可。所以我们现在需要把串口发送部分删除。把USB做为一个COM口来使用。我们要如何使用这个USB口呢？demo中是把USB发送数据做了一个缓存，先把要发送的数据存入缓存中，然后由USB自动发送出去。而接收部分是直接通过串口透传。我们在应用时就需要用到两个FIFO，1是发送，这个和demo方式是样；2是接收，接收也做一个缓存，我们通过查询来判断是否收到新数据。这下大家应该明白为什么使用两个FIFO了。 我这里有写好的FIFO库函数可直接使用Queue.c文件。
现在开始修改：
1，stm32_it.c 更名为usb_it.c删除无用代码，只保留usb中断函数，和唤醒函数。代码如下：
代码1
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "hw_config.h"
#include "usb_lib.h"
#include "usb_istr.h"
/*******************************************************************************
* Function Name : USB_IRQHandler
* Description : This function handles USB Low Priority interrupts
* requests.
* Input : None
* Output : None
* Return : None
*******************************************************************************/
#if defined(STM32L1XX_MD) || defined(STM32L1XX_HD)|| defined(STM32L1XX_MD_PLUS)|| defined (STM32F37X)
void USB_LP_IRQHandler(void)
#else
void USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler(void)
#endif
{
USB_Istr();
}
/*******************************************************************************
* Function Name : USB_FS_WKUP_IRQHandler
* Description : This function handles USB WakeUp interrupt request.
* Input : None
* Output : None
* Return : None
*******************************************************************************/
#if defined(STM32L1XX_MD) || defined(STM32L1XX_HD)|| defined(STM32L1XX_MD_PLUS)
void USB_FS_WKUP_IRQHandler(void)
#else
void USBWakeUp_IRQHandler(void)
#endif
{
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line18);
}
2，修改代码hw_config.c删除无用代码，新建立2组，读FIFO和写FIFO的函数。后面会用到。
代码如下：
代码2
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "usb_lib.h"
#include "usb_prop.h"
#include "usb_desc.h"
#include "hw_config.h"
#include "usb_pwr.h"
#include "Queue.h"
/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
ErrorStatus HSEStartUpStatus;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
#define USB_COM_RX_BUF_SIZE (1024 + 256)
#define USB_COM_TX_BUF_SIZE (1024 + 256)
static QUEUE8_t m_QueueUsbComRx = {0};
static QUEUE8_t m_QueueUsbComTx = {0};
static uint8_t m_UsbComRxBuf[USB_COM_RX_BUF_SIZE] = {0};
static uint8_t m_UsbComTxBuf[USB_COM_TX_BUF_SIZE] = {0};
static void IntToUnicode (uint32_t value , uint8_t *pbuf , uint8_t len);
/* Extern variables ----------------------------------------------------------*/
extern LINE_CODING linecoding;
/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
/* Private functions ---------------------------------------------------------*/
/*******************************************************************************
* Function Name : Set_System
* Description : Configures Main system clocks & power
* Input : None.
* Return : None.
*******************************************************************************/
void Set_System(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
QUEUE_PacketCreate(&m_QueueUsbComRx, m_UsbComRxBuf, sizeof(m_UsbComRxBuf));
QUEUE_PacketCreate(&m_QueueUsbComTx, m_UsbComTxBuf, sizeof(m_UsbComTxBuf));
/* Enable USB_DISCONNECT GPIO clock */
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIO_DISCONNECT, ENABLE);
/* Configure USB pull-up pin */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = USB_DISCONNECT_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init(USB_DISCONNECT, &GPIO_InitStructure);
/* Configure the EXTI line 18 connected internally to the USB IP */
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line18);
EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line18;
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
}
/*******************************************************************************
* Function Name : Set_USBClock
* Description : Configures USB Clock input (48MHz)
* Input : None.
* Return : None.
*******************************************************************************/
void Set_USBClock(void)
{
/* Select USBCLK source */
RCC_USBCLKConfig(RCC_USBCLKSource_PLLCLK_1Div5);
/* Enable the USB clock */
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USB, ENABLE);
}
/*******************************************************************************
* Function Name : Enter_LowPowerMode
* Description : Power-off system clocks and power while entering suspend mode
* Input : None.
* Return : None.
*******************************************************************************/
void Enter_LowPowerMode(void)
{
/* Set the device state to suspend */
bDeviceState = SUSPENDED;
}
/*******************************************************************************
* Function Name : Leave_LowPowerMode
* Description : Restores system clocks and power while exiting suspend mode
* Input : None.
* Return : None.
*******************************************************************************/
void Leave_LowPowerMode(void)
{
DEVICE_INFO *pInfo = &Device_Info;
/* Set the device state to the correct state */
if (pInfo->Current_Configuration != 0)
{
/* Device configured */
bDeviceState = CONFIGURED;
}
else
{
bDeviceState = ATTACHED;
}
/*Enable SystemCoreClock*/
// SystemInit();
}
/*******************************************************************************
* Function Name : USB_Interrupts_Config
* Description : Configures the USB interrupts
* Input : None.
* Return : None.
*******************************************************************************/
void USB_Interrupts_Config(void)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USB_LP_CAN1_RX0_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
/* Enable the USB Wake-up interrupt */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USBWakeUp_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
/*******************************************************************************
* Function Name : USB_Cable_Config
* Description : Software Connection/Disconnection of USB Cable
* Input : None.
* Return : Status
*******************************************************************************/
void USB_Cable_Config (FunctionalState NewState)
{
if (NewState == DISABLE)
{
GPIO_ResetBits(USB_DISCONNECT, USB_DISCONNECT_PIN);
}
else
{
GPIO_SetBits(USB_DISCONNECT, USB_DISCONNECT_PIN);
}
}
/*******************************************************************************
* Function Name : void USB_Config(void)
* Description : USB系统初始化
* Input :
* Output :
* Other :
* Date : 2014.11.28
*******************************************************************************/
void USB_Config(void)
{
Set_System();
Set_USBClock();
USB_Interrupts_Config();
USB_Init();
}
/*******************************************************************************
* Function Name : uint32_t USB_RxRead(uint8_t *buffter, uint32_t buffterSize)
* Description : 从USB接收缓存中读数据
* Input :
* Output :
* Other :
* Date : 2014.11.28
*******************************************************************************/
uint32_t USB_RxRead(uint8_t *buffter, uint32_t buffterSize)
{
return QUEUE_PacketOut(&m_QueueUsbComRx, buffter, buffterSize);
}
/*******************************************************************************
* Function Name : uint32_t USB_RxWrite(uint8_t *buffter, uint32_t writeLen)
* Description : 写数据到USB接收缓存中
* Input :
* Output :
* Other :
* Date : 2014.11.28
*******************************************************************************/
uint32_t USB_RxWrite(uint8_t *buffter, uint32_t writeLen)
{
return QUEUE_PacketIn(&m_QueueUsbComRx, buffter, writeLen);
}
/*******************************************************************************
* Function Name : uint32_t USB_TxRead(uint8_t *buffter, uint32_t buffterSize)
* Description : 从USB发送缓存中读数据
* Input :
* Output :
* Other :
* Date : 2014.11.28
*******************************************************************************/
uint32_t USB_TxRead(uint8_t *buffter, uint32_t buffterSize)
{
return QUEUE_PacketOut(&m_QueueUsbComTx, buffter, buffterSize);;
}
/*******************************************************************************
* Function Name : uint32_t USB_TxWrite(uint8_t *buffter, uint32_t writeLen)
* Description : 写数据到USB发送缓存中
* Input :
* Output :
* Other :
* Date : 2014.11.28
*******************************************************************************/
uint32_t USB_TxWrite(uint8_t *buffter, uint32_t writeLen)
{
return QUEUE_PacketIn(&m_QueueUsbComTx, buffter, writeLen);
}
/*******************************************************************************
* Function Name : Get_SerialNum.
* Description : Create the serial number string descriptor.
* Input : None.
* Output : None.
* Return : None.
*******************************************************************************/
void Get_SerialNum(void)
{
uint32_t Device_Serial0, Device_Serial1, Device_Serial2;
Device_Serial0 = *(uint32_t*)ID1;
Device_Serial1 = *(uint32_t*)ID2;
Device_Serial2 = *(uint32_t*)ID3;
Device_Serial0 += Device_Serial2;
if (Device_Serial0 != 0)
{
IntToUnicode (Device_Serial0, &Virtual_Com_Port_StringSerial[2] , 8);
IntToUnicode (Device_Serial1, &Virtual_Com_Port_StringSerial[18], 4);
}
}
/*******************************************************************************
* Function Name : HexToChar.
* Description : Convert Hex 32Bits value into char.
* Input : None.
* Output : None.
* Return : None.
*******************************************************************************/
static void IntToUnicode (uint32_t value , uint8_t *pbuf , uint8_t len)
{
uint8_t idx = 0;
for( idx = 0 ; idx < len ; idx ++)
{
if( ((value >> 28)) < 0xA )
{
pbuf[ 2* idx] = (value >> 28) + '0';
}
else
{
pbuf[2* idx] = (value >> 28) + 'A' - 10;
}
value = value << 4;
pbuf[ 2* idx + 1] = 0;
}
}
/************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/
这里要讲一下为什么要屏蔽SystemInit()，因为demo只运行虚拟串口功能，在USB未插入的情况下，是进入低功耗状态，插入时从低功耗状态退出后会调用此函数。当然我们在项目中一般不会这样，系统是否运行和插USB接口没有联系。所以我在下文中把进入低功耗代码屏蔽了，自然也就不用唤醒代码了。
图7
关于USB口使能控制引脚，需要根据开发板的引脚定义来修改宏定义platform_config.h文件中，笔者使用的是神舟3号开发板，控制信号刚好和demo相反，所以修改hw_config.c代码如下：
代码3
/*******************************************************************************
* Function Name : USB_Cable_Config
* Description : Software Connection/Disconnection of USB Cable
* Input : None.
* Return : Status
*******************************************************************************/
void USB_Cable_Config (FunctionalState NewState)
{
if (NewState == DISABLE)
{
GPIO_ResetBits(USB_DISCONNECT, USB_DISCONNECT_PIN);
}
else
{
GPIO_SetBits(USB_DISCONNECT, USB_DISCONNECT_PIN);
}
}
3，现在修改USB 回调函数中的代码usb_endp.c文件。使用下文代码替换：
代码4
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "usb_lib.h"
#include "usb_desc.h"
#include "usb_mem.h"
#include "hw_config.h"
#include "usb_istr.h"
#include "usb_pwr.h"
/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* Interval between sending IN packets in frame number (1 frame = 1ms) */
#define VCOMPORT_IN_FRAME_INTERVAL 5
/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
static uint8_t txBuffter[VIRTUAL_COM_PORT_DATA_SIZE] = {0};
static volatile uint8_t txFlg = 0;
static volatile uint32_t FrameCount = 0;
/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
/* Private functions ---------------------------------------------------------*/
/*******************************************************************************
* Function Name : EP1_IN_Callback
* Description :
* Input : None.
* Output : None.
* Return : None.
*******************************************************************************/
void EP1_IN_Callback (void)
{
uint16_t len = 0;
if (1 == txFlg)
{
len = USB_TxRead(txBuffter, sizeof(txBuffter));
if (len > 0)
{
UserToPMABufferCopy(txBuffter, ENDP1_TXADDR, len);
SetEPTxCount(ENDP1, len);
SetEPTxValid(ENDP1);
FrameCount = 0;
}
else
{
txFlg = 0;
}
}
}
/*******************************************************************************
* Function Name : EP3_OUT_Callback
* Description :
* Input : None.
* Output : None.
* Return : None.
*******************************************************************************/
void EP3_OUT_Callback(void)
{
static uint8_t buffter[VIRTUAL_COM_PORT_DATA_SIZE] = {0};
uint16_t USB_Rx_Cnt;
/* Get the received data buffer and update the counter */
USB_Rx_Cnt = USB_SIL_Read(EP3_OUT, buffter);
/* USB data will be immediately processed, this allow next USB traffic being
NAKed till the end of the USART Xfer */
USB_RxWrite(buffter, USB_Rx_Cnt);
/* Enable the receive of data on EP3 */
SetEPRxValid(ENDP3);
}
/*******************************************************************************
* Function Name : SOF_Callback / INTR_SOFINTR_Callback
* Description :
* Input : None.
* Output : None.
* Return : None.
*******************************************************************************/
void SOF_Callback(void)
{
uint16_t len = 0;
if(bDeviceState == CONFIGURED)
{
if (0 == txFlg)
{
if (FrameCount++ == VCOMPORT_IN_FRAME_INTERVAL)
{
/* Reset the frame counter */
FrameCount = 0;
/* Check the data to be sent through IN pipe */
len = USB_TxRead(txBuffter, sizeof(txBuffter));
if (len > 0)
{
UserToPMABufferCopy(txBuffter, ENDP1_TXADDR, len);
SetEPTxCount(ENDP1, len);
SetEPTxValid(ENDP1);
txFlg = 1;
}
}
}
}
}
/************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/
这里讲下大概意思，函数EP3_OUT_Callback是在USB口收到数据后，将数据存入FIFO中。
函数SOF_Callback定时查询用户是否有要发送的数据，如果有则进行发送，在发送完成后会触发发送中断EP1_IN_Callback函数，如果发送完毕就不调用SetEPTxValid(ENDP1)函数，发送完成后就不会再触发EP1_IN_Callback函数。
4，修改usb_pwr.c在前文中说到：不让系统进入休眠状态，这里屏蔽185行 __WFI();
5，修改usb_prop.c屏蔽COM初始化代码。137行USART_Config_Default(); 237行USART_Config();
6，修改usb_desc.c 这里修改需要参考一些USB专业的书籍，推荐全圈圈的书，讲的通俗易懂。关于本程序的驱动，笔者在win7下测试可以自动安装，如果无法自动安装可使用文章开始的链接中的驱动程序。本文件如果修改需谨慎，其中pid,vid是制造商ID和产品编号，如果修改了那驱动也要对应修改，官方驱动就无法自动进行安装了。
到这里移植就差不多完成了，下面进行测试。由于USB虚拟串口不受波特率限制，所以笔者进行过50k/s的压力测试，运行半小时未丢1个字节。
移植好的工程STM32_UsbVirtualCom.rar也一起存放在上文章开始的链接中。
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