第3章 ThreadX USBX协议栈移植到STM32F407
本章节为大家讲解USBX协议栈移植到STM32F407。
3.1 初学者重要提示
3.2 USBX移植步骤
3.3 USBX的模拟U盘移植接口文件ux_device_msc.c。
3.4 使用的MicroUSB接口并注意跳线帽设置
3.5 实验例程
3.6 总结
3.1 初学者重要提示
1、 本章使用的ST专门为STM32F4提供的软件包：
http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=108636 .
2、 本章配套例子使用SD卡模拟一个U盘，使用的MicroUSB接口。
3.2 USBX移植步骤
ThreadX USBX的移植步骤如下：
3.2.1 第1步，了解整体设计框架
为了方便大家移植，需要大家先对移植好的工程有个整体认识：
3.2.2 第2步，添加USBX和USB驱动到工程
这里我们在FileX教程做的模板例子基础上添加USBX文件和USB驱动文件，大家可以直接从本章教程提供的例子里面复制。
- 模拟U盘驱动文件ux_device_msc.c/.h和ux_device_descriptors.c/.h添加到自己的工程里面，路径不限。
配套例子是放在\User\usb文件。
- USB驱动文件stm32f4xx_hal_hcd.c，stm32f4xx_hal_pcd.c，stm32f4xx_hal_pcd_ex.c和stm32f4xx_ll_usb.c。
这个是STM32F4的HAL库自带的。
大家可以将所有相关文件都复制到自己的工程里面，配套例子是放在\USBX。
3.2.3 第3步，添加工程路径
大家根据自己添加的源文件位置，添加相关路径即可：
3.2.4 第4步，禁止掉添加进来一些文件
之所以要禁止掉是因为这些文件要用到NetXDUO网络协议栈，或者大家不添加进来都是可以的。添加进来后再禁止的优势是添加时候可以全选添加。
禁止的方法是右击此文件去掉如下对钩即可：
3.2.5 第4步，配置GPIO和时钟
USB时钟配置在bsp.c文件的函数SystemClock_Config里面：
/* 芯片内部的LDO稳压器输出的电压范围，选用的PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1 */
__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
__HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);
/* 使能HSE，并选择HSE作为PLL时钟源 */
RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 25;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 336;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV2;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 7; 这个分频很重要，分频出48MHz
if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
{
Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}
USB的GPIO，NVIC初始化在demo_sd_usbx.c：
/* 配置USB GPIO, NVIC */
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_12|GPIO_PIN_11;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF10_OTG_FS;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
/* 使能USB FS时钟 */
__HAL_RCC_USB_OTG_FS_CLK_ENABLE();
/* 配置USB FS中断 */
HAL_NVIC_SetPriority(OTG_FS_IRQn, 0, 0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(OTG_FS_IRQn);
}
/* 初始化USB */
{
memset(&hpcd_USB_OTG_FS, 0x0, sizeof(PCD_HandleTypeDef));
hpcd_USB_OTG_FS.Instance = USB_OTG_FS;
hpcd_USB_OTG_FS.Init.dev_endpoints = 4;
hpcd_USB_OTG_FS.Init.speed = PCD_SPEED_FULL;
hpcd_USB_OTG_FS.Init.dma_enable = DISABLE;
hpcd_USB_OTG_FS.Init.phy_itface = PCD_PHY_EMBEDDED;
hpcd_USB_OTG_FS.Init.Sof_enable = DISABLE;
hpcd_USB_OTG_FS.Init.low_power_enable = DISABLE;
hpcd_USB_OTG_FS.Init.lpm_enable = DISABLE;
hpcd_USB_OTG_FS.Init.vbus_sensing_enable = DISABLE;
hpcd_USB_OTG_FS.Init.use_dedicated_ep1 = DISABLE;
/* 初始化USB */
HAL_PCD_Init(&hpcd_USB_OTG_FS);
/* 设置TX FIFO和RX FIFO */
HAL_PCDEx_SetRxFiFo(&hpcd_USB_OTG_FS, 128);
HAL_PCDEx_SetTxFiFo(&hpcd_USB_OTG_FS, 0, 64);
HAL_PCDEx_SetTxFiFo(&hpcd_USB_OTG_FS, 1, 128);
/* 注册STM32到USBX协议栈并初始化 */
status = ux_dcd_stm32_initialize((ULONG)USB_OTG_FS, (ULONG)&hpcd_USB_OTG_FS);
if (status != FX_SUCCESS)
{
return;
}
}
3.2.6 第7步，添加应用代码（USB中断，打开U盘和关闭U盘）
USB操作专门整理到了文件demo_sd_usbx.c。主要三部分，打开U盘，关闭U盘和USB中断服务程序。这三个函数基本是通用的，大家直接复制粘贴使用即可
特别注意USB中断服务程序别忘了添加。
3.3 USBX的模拟U盘移植接口文件ux_device_msc.c说明
这里将USBX的底层接口文件ux_device_msc.c的实现为大家简单做个说明。
3.3.1 状态函数app_usb_device_thread_media_status
代码如下：
UINT app_usb_device_thread_media_status(VOID *storage, ULONG lun, ULONG media_id, ULONG *media_status)
{
/* The ATA drive never fails. This is just for app_usb_device only !!!! */
return (UX_SUCCESS);
}
此函数主要用于获取SD卡模拟U盘的状态。
3.3.2 读取函数app_usb_device_thread_media_read
代码如下：
/**
* @brief Function implementing app_usb_device_thread_media_read.
* @param storage : Not used
* @param lun: Logical unit number
* @param lba: Logical block address
* @param number_blocks: Blocks number
* @param data_pointer: Data
* @param media_status: Not used
* @retval Status (0 : OK / -1 : Error)
*/
UINT app_usb_device_thread_media_read(VOID *storage, ULONG lun,
UCHAR *data_pointer,
ULONG number_blocks,
ULONG lba, ULONG *media_status)
{
#if 0
UINT status = 0U;
BSP_SD_ReadBlocks((uint32_t *) data_pointer, lba, number_blocks, 500);
status = check_sd_status(0);
return (status);
#else
UINT status;
if(check_sd_status(0) != BSP_ERROR_NONE)
{
}
status = BSP_SD_ReadBlocks_DMA((uint32_t*)data_pointer, lba, number_blocks);
if (status == BSP_ERROR_NONE)
{
if(tx_semaphore_get(&transfer_semaphore, DEFAULT_TIMEOUT) == TX_SUCCESS)
{
status = FX_SUCCESS;
}
else
{
status = FX_BUFFER_ERROR;
}
}
return status;
#endif
}
用于实现SD模拟U盘的读取功能。
3.3.3 写入函数app_usb_device_thread_media_write
代码如下：
/**
* @brief Function implementing app_usb_device_thread_media_write.
* @param storage : Not used
* @param lun: Logical unit number
* @param lba: Logical block address
* @param number_blocks: Blocks number
* @param data_pointer: Data
* @param media_status: Not used
* @retval Status (0 : OK / -1 : Error)
*/
UINT app_usb_device_thread_media_write(VOID *storage, ULONG lun,
UCHAR *data_pointer,
ULONG number_blocks,
ULONG lba, ULONG *media_status)
{
#if 0
UINT status = 0U;
BSP_SD_WriteBlocks((uint32_t *) data_pointer, lba, number_blocks, 500);
status = check_sd_status(0);
return (status);
#else
UINT status;
if(check_sd_status(0) != BSP_ERROR_NONE)
{
}
status = BSP_SD_ReadBlocks_DMA((uint32_t*)data_pointer, lba, number_blocks);
if (status == BSP_ERROR_NONE)
{
if(tx_semaphore_get(&transfer_semaphore, DEFAULT_TIMEOUT) == TX_SUCCESS)
{
status = FX_SUCCESS;
}
else
{
status = FX_BUFFER_ERROR;
}
}
#endif
return status;
}
用于实现SD模拟U盘的写入功能。
3.3.4 接口函数注册
接口函数的注册是在文件demo_sd_usbx.c里面：
storage_parameter.ux_slave_class_storage_parameter_lun[0].ux_slave_class_storage_media_read = app_usb_device_thread_media_read;
storage_parameter.ux_slave_class_storage_parameter_lun[0].ux_slave_class_storage_media_write = app_usb_device_thread_media_write;
storage_parameter.ux_slave_class_storage_parameter_lun[0].ux_slave_class_storage_media_status = app_usb_device_thread_media_status;
3.4 使用的MicroUSB接口并注意跳线帽设置
本周教程移植的例子使用内部RAM模拟了一个U盘，效果如下：
注意使用的是MicroUSB接口：
注意板子左下角跳线帽的设置：
这里是用于选择CAN1 TX使用PB9或者PA12引脚，CAN1 RX使用PB8或者PA11引脚。大家这里可以什么都不接，或者CAN1 TX通过跳线帽短接PA12，CAN1 RX通过跳线帽短接PA11。切记不可以短接到PA12和PA11引脚上，USB要使用这两个引脚。
3.5 实验例程
配套例子：
V6-2401_ThreadX USBX Template
实验目的：
- 学习USBX模板，通过SD来模拟U盘。
实验内容：
1、共创建了如下几个任务，通过按下按键K1可以通过串口或者RTT打印任务堆栈使用情况
========================================================
CPU利用率 = 0.89%
任务执行时间 = 0.586484645s
空闲执行时间 = 85.504470575s
中断执行时间 = 0.173225395s
系统总执行时间 = 86.264180615s
=======================================================
任务优先级 任务栈大小 当前使用栈 最大栈使用 任务名
Prio StackSize CurStack MaxStack Taskname
2 4092 303 459 App Task Start
5 4092 167 167 App Msp Pro
4 4092 167 167 App Task UserIF
5 4092 167 167 App Task COM
0 1020 191 191 System Timer Thread
串口软件可以使用SecureCRT或者H7-TOOL RTT查看打印信息。
App Task Start任务 ：启动任务，这里用作BSP驱动包处理。
App Task MspPro任务 ：消息处理。
App Task UserIF任务 ：按键消息处理。
App Task COM任务 ：这里用作LED闪烁。
System Timer Thread任务：系统定时器任务
2、(1) 凡是用到printf函数的全部通过函数App_Printf实现。
(2) App_Printf函数做了信号量的互斥操作，解决资源共享问题。
3、默认上电是通过串口打印信息，如果使用RTT打印信息
(1) MDK AC5，MDK AC6或IAR通过使能bsp.h文件中的宏定义为1即可
#define Enable_RTTViewer 1
(2) Embedded Studio继续使用此宏定义为0, 因为Embedded Studio仅制作了调试状态RTT方式查看。
实验操作：
- 测试前务必将SD卡插入到开发板左上角的卡座中。
- 支持以下6个功能，用户通过电脑端串口软件发送数字1-6给开发板即可
- printf("1 - 显示根目录下的文件列表\r\n");
- printf("2 - 创建一个新文件armfly.txt\r\n");
- printf("3 - 读armfly.txt文件的内容\r\n");
- printf("4 - 创建目录\r\n");
- printf("5 - 删除文件和目录\r\n");
- printf("6 - 读写文件速度测试\r\n");
- printf("a - 打开SD卡模拟U盘\r\n");
- printf("b - 关闭SD卡模拟U盘\r\n");
串口打印的信息：
波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1
RTT打印：
3.6 总结
本章节就为大家讲解这么多，后面章节再为大家详细讲解USBX的玩法。
微信公众号：armfly_com
