主機(jī)環(huán)境：Windows 7 SP1

開發(fā)環(huán)境：MDK5.14

目標(biāo)板：STM32F103C8T6

開發(fā)庫：STM32F1Cube庫和STM32_USB_Device_Library

現(xiàn)在開始分析VCP示例代碼，從最簡單的usbd_desc開始。USB設(shè)備使用描述符來報告其功能特性，描述符是一個已知格式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，USB規(guī)范中定義了以下幾種描述符：Device(設(shè)備)、Device_Qualifier(設(shè)備限定)、Configuration(配置)、Other_Speed_Configuration(其他速度配置)、Interface(接口)、Endpoint(端點(diǎn))、String(字符串)。usbd_desc文件主要提供USB字符串描述符，字符串描述符對于設(shè)備來說是可選的，是對其他描述符的文字說明，且字符串描述符使用UNICODE編碼，同時字符串描述符支持多國語言，當(dāng)請求字符串描述符時需要使用16禁止的LANGID來指定所期望的語言。使用字符串索引0來獲取設(shè)備所支持的語言。字符串描述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下所示：

第一個字節(jié)是該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的字節(jié)長度，第二個字節(jié)是字符串描述符類型，后面的字節(jié)是字符串內(nèi)容。有關(guān)字符串描述符類型值的定義在USB2.0規(guī)范的9.4章節(jié)的表9-5中，如下：

可以看到字符串描述符類型的值為常量3，與之相符的在usbd_def.h文件中95行有如下定義：

#define  USB_DESC_TYPE_DEVICE                              1

#define  USB_DESC_TYPE_CONFIGURATION                       2

#define  USB_DESC_TYPE_STRING                              3

#define  USB_DESC_TYPE_INTERFACE                           4

#define  USB_DESC_TYPE_ENDPOINT                            5

#define  USB_DESC_TYPE_DEVICE_QUALIFIER                    6

#define  USB_DESC_TYPE_OTHER_SPEED_CONFIGURATION           7

#define  USB_DESC_TYPE_BOS                                 0x0F

查看usbd_desc.h頭文件，內(nèi)容很簡單

/**

  ******************************************************************************

  * @file    USB_Device/CDC_Standalone/Inc/usbd_desc.h

  * @author  MCD Application Team

  * @version V1.2.0

  * @date    31-July-2015

  * @brief   Header for usbd_desc.c module

  ******************************************************************************

  * @attention

  *

  *

? COPYRIGHT(c) 2015 STMicroelectronics

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  * Licensed under MCD-ST Liberty SW License Agreement V2, (the "License");

  * You may not use this file except in compliance with the License.

  * You may obtain a copy of the License at:

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  *        http://www.st.com/software_license_agreement_liberty_v2

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  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.

  * See the License for the specific language governing permissions and

  * limitations under the License.

  *

  ******************************************************************************

  */

/* Define to prevent recursive inclusion -------------------------------------*/

#ifndef __USBD_DESC_H

#define __USBD_DESC_H

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/

#include "usbd_def.h"

/* Exported types ------------------------------------------------------------*/

/* Exported constants --------------------------------------------------------*/

#define         DEVICE_ID1          (0x1FFFF7E8)

#define         DEVICE_ID2          (0x1FFFF7EC)

#define         DEVICE_ID3          (0x1FFFF7F0)

#define  USB_SIZ_STRING_SERIAL      0x1A

/* Exported macro ------------------------------------------------------------*/

/* Exported functions ------------------------------------------------------- */

extern USBD_DescriptorsTypeDef VCP_Desc;

#endif /* __USBD_DESC_H */

/************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/

這里有三個宏定義DEVICE_ID1、DEVICE_ID2、DEVICE_ID3，這三個值是STM32芯片產(chǎn)品唯一身份標(biāo)識，可以用作USB字符序列號(96位)，該寄存器是只讀的。詳情參考STM32參考手冊的設(shè)備電子簽名章節(jié)。此外，該文件還引用了一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)USBD_DescriptorsTypeDef，該結(jié)構(gòu)是一個函數(shù)指針集合。

/* USB Device descriptors structure */

typedef struct

{

  uint8_t  *(*GetDeviceDescriptor)( USBD_SpeedTypeDef speed , uint16_t *length);  

  uint8_t  *(*GetLangIDStrDescriptor)( USBD_SpeedTypeDef speed , uint16_t *length); 

  uint8_t  *(*GetManufacturerStrDescriptor)( USBD_SpeedTypeDef speed , uint16_t *length);  

  uint8_t  *(*GetProductStrDescriptor)( USBD_SpeedTypeDef speed , uint16_t *length);  

  uint8_t  *(*GetSerialStrDescriptor)( USBD_SpeedTypeDef speed , uint16_t *length);  

  uint8_t  *(*GetConfigurationStrDescriptor)( USBD_SpeedTypeDef speed , uint16_t *length);  

  uint8_t  *(*GetInterfaceStrDescriptor)( USBD_SpeedTypeDef speed , uint16_t *length); 

#if (USBD_LPM_ENABLED == 1)

  uint8_t  *(*GetBOSDescriptor)( USBD_SpeedTypeDef speed , uint16_t *length); 

#endif  

} USBD_DescriptorsTypeDef;

用于獲取各種描述符，主要是獲取字符串描述符，與之對應(yīng)的下標(biāo)在usbd_def.h的66行

#define  USBD_IDX_LANGID_STR                            0x00 

#define  USBD_IDX_MFC_STR                               0x01 

#define  USBD_IDX_PRODUCT_STR                           0x02

#define  USBD_IDX_SERIAL_STR                            0x03 

#define  USBD_IDX_CONFIG_STR                            0x04 

#define  USBD_IDX_INTERFACE_STR                         0x05 

注意USBD_DescripotrsTypeDef結(jié)構(gòu)中的GetDeviceDescriptor不是獲取字符串描述符，同時前面提到使用索引號0來獲取設(shè)備所支持的語言，因此這里定義USBD_IDX_LANGID_STR為0，至于其他索引號值是否有標(biāo)準(zhǔn)定義，暫時為找到出處。該結(jié)構(gòu)實體定義在usbd_desc.c文件中如下

USBD_DescriptorsTypeDef VCP_Desc = {

  USBD_VCP_DeviceDescriptor,

  USBD_VCP_LangIDStrDescriptor, 

  USBD_VCP_ManufacturerStrDescriptor,

  USBD_VCP_ProductStrDescriptor,

  USBD_VCP_SerialStrDescriptor,

  USBD_VCP_ConfigStrDescriptor,

  USBD_VCP_InterfaceStrDescriptor,  

};

稍后來看各個函數(shù)，在usbd_desc.c文件的前面有如下定義

#define USBD_VID                      0x0483

#define USBD_PID                      0x5740

#define USBD_LANGID_STRING            0x409

#define USBD_MANUFACTURER_STRING      "STMicroelectronics"

#define USBD_PRODUCT_FS_STRING        "STM32 Virtual ComPort in FS Mode"

#define USBD_CONFIGURATION_FS_STRING  "VCP Config"

#define USBD_INTERFACE_FS_STRING      "VCP Interface"

USBD_VID和USBD_PID分別是廠商ID、產(chǎn)品ID，這兩個ID需要向USB組織申請，不是免費(fèi)的，當(dāng)前該ID列表可以在以下網(wǎng)址查看http://www.linux-usb.org/usb.ids，通過查看可知0x0483是STMicroelectronics申請的，0x5740對應(yīng)的產(chǎn)品是STM32F407，ST完整列表如下：

語言ID0x409指的是English(United States)，該值可以在USB_LANGIDs.pdf文檔中找到，如下：

現(xiàn)在來分析獲取描述符函數(shù)，首先從獲取語言ID開始，將代碼整合一下，方便查看，如下：

#define  USB_LEN_LANGID_STR_DESC                        0x04

/* USB Standard Device Descriptor */

const uint8_t USBD_LangIDDesc[USB_LEN_LANGID_STR_DESC]= 

{

  USB_LEN_LANGID_STR_DESC,         

  USB_DESC_TYPE_STRING,       

  LOBYTE(USBD_LANGID_STRING),

  HIBYTE(USBD_LANGID_STRING), 

};

/**

  * @brief  Returns the LangID string descriptor.        

  * @param  speed: Current device speed

  * @param  length: Pointer to data length variable

  * @retval Pointer to descriptor buffer

  */

uint8_t *USBD_VCP_LangIDStrDescriptor(USBD_SpeedTypeDef speed, uint16_t *length)

{

  *length = sizeof(USBD_LangIDDesc);  

  return (uint8_t*)USBD_LangIDDesc;

}

USBD_VCP_LangIDStrDescriptor函數(shù)最終是要返回一個語言ID數(shù)組結(jié)構(gòu)，且以UNICODE編碼，如下：

由于這里只支持英文，因此這里bLength為4，bDescriptorType為3，LANGID為0x409。產(chǎn)品、廠商、配置、接口字符串描述符所對應(yīng)的函數(shù)是同一種結(jié)構(gòu)，說明一個即可

/**

  * @brief  Returns the manufacturer string descriptor. 

  * @param  speed: Current device speed

  * @param  length: Pointer to data length variable

  * @retval Pointer to descriptor buffer

  */

uint8_t *USBD_VCP_ManufacturerStrDescriptor(USBD_SpeedTypeDef speed, uint16_t *length)

{

  USBD_GetString((uint8_t *)USBD_MANUFACTURER_STRING, USBD_StrDesc, length);

  return USBD_StrDesc;

}

這里是將ASCII編碼的字符串轉(zhuǎn)成UNICODE編碼的字符串，同時UNICODE編碼的字符串不是以NULL作為結(jié)束。USBD_GetString()方法定義在usbd_ctlreq.c文件中，如下：

/**

  * @brief  USBD_GetString

  *         Convert Ascii string into unicode one

  * @param  desc : descriptor buffer

  * @param  unicode : Formatted string buffer (unicode)

  * @param  len : descriptor length

  * @retval None

  */

void USBD_GetString(uint8_t *desc, uint8_t *unicode, uint16_t *len)

{

  uint8_t idx = 0;

  if (desc != NULL) 

  {

    *len =  USBD_GetLen(desc) * 2 + 2;    

    unicode[idx++] = *len;

    unicode[idx++] =  USB_DESC_TYPE_STRING;

    while (*desc != '\0') 

    {

      unicode[idx++] = *desc++;

      unicode[idx++] =  0x00;

    }

  } 

}

/**

  * @brief  USBD_GetLen

  *         return the string length

   * @param  buf : pointer to the ascii string buffer

  * @retval string length

  */

static uint8_t USBD_GetLen(uint8_t *buf)

{

    uint8_t  len = 0;

    while (*buf != '\0') 

    {

        len++;

        buf++;

    }

    return len;

}

接著分析獲取序列號字符串描述符方法，整理如下：

/**

  * @brief  Returns the serial number string descriptor.        

  * @param  speed: Current device speed

  * @param  length: Pointer to data length variable

  * @retval Pointer to descriptor buffer

  */

uint8_t *USBD_VCP_SerialStrDescriptor(USBD_SpeedTypeDef speed, uint16_t *length)

{

  *length = USB_SIZ_STRING_SERIAL;

  /* Update the serial number string descriptor with the data from the unique ID*/

  Get_SerialNum();

  return USBD_StringSerial;

}

/**

  * @brief  Create the serial number string descriptor 

  * @param  None 

  * @retval None

  */

static void Get_SerialNum(void)

{

  uint32_t deviceserial0, deviceserial1, deviceserial2;

  deviceserial0 = *(uint32_t*)DEVICE_ID1;

  deviceserial1 = *(uint32_t*)DEVICE_ID2;

  deviceserial2 = *(uint32_t*)DEVICE_ID3;

  deviceserial0 += deviceserial2;

  if (deviceserial0 != 0)

  {

    IntToUnicode (deviceserial0, &USBD_StringSerial[2] ,8);

    IntToUnicode (deviceserial1, &USBD_StringSerial[18] ,4);

  }

}

/**

  * @brief  Convert Hex 32Bits value into char 

  * @param  value: value to convert

  * @param  pbuf: pointer to the buffer 

  * @param  len: buffer length

  * @retval 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;

  }

}

這里取序列號只取了48位，取了deviceserial0的32位和deviceserial1的高16位，注意IntToUnicode()方法即可，以16進(jìn)制進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從高位開始，序列號字符串描述符字節(jié)長度為0x1A=12*2(序列號內(nèi)容)+2(前面兩個字節(jié))。至此，字符串描述符的獲取分析完畢，還剩下一個設(shè)備描述符的獲取，如下：

/* USB Standard Device Descriptor */

const uint8_t hUSBDDeviceDesc[USB_LEN_DEV_DESC]= {

  0x12,                       /* bLength */

  USB_DESC_TYPE_DEVICE,       /* bDescriptorType */

  0x00,                       /* bcdUSB */

  0x02,   /* USB2.0 spec*/

  0x00,                       /* bDeviceClass */

  0x00,                       /* bDeviceSubClass */

  0x00,                       /* bDeviceProtocol */

  USB_MAX_EP0_SIZE,           /* bMaxPacketSize */

  LOBYTE(USBD_VID),           /* idVendor */

  HIBYTE(USBD_VID),           /* idVendor */

  LOBYTE(USBD_PID),           /* idVendor */

  HIBYTE(USBD_PID),           /* idVendor */

  0x00,                       /* bcdDevice rel. 2.00 */

  0x02,

  USBD_IDX_MFC_STR,           /* Index of manufacturer string */

  USBD_IDX_PRODUCT_STR,       /* Index of product string */

  USBD_IDX_SERIAL_STR,        /* Index of serial number string */

  USBD_MAX_NUM_CONFIGURATION  /* bNumConfigurations */

}; /* USB_DeviceDescriptor */

/**

  * @brief  Returns the device descriptor. 

  * @param  speed: Current device speed

  * @param  length: Pointer to data length variable

  * @retval Pointer to descriptor buffer

  */

uint8_t *USBD_VCP_DeviceDescriptor(USBD_SpeedTypeDef speed, uint16_t *length)

{

  *length = sizeof(hUSBDDeviceDesc);

  return (uint8_t*)hUSBDDeviceDesc;

}

設(shè)備描述符的獲取主要看hUSBDDeviceDesc數(shù)組結(jié)構(gòu)，該數(shù)組長度為18個字節(jié)，與之對應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在USB2.0規(guī)范的9.6章節(jié)有說明，一個設(shè)備只有一個設(shè)備描述符，設(shè)備描述符數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下：

根據(jù)此結(jié)構(gòu)來分析hUSBDDeviceDesc內(nèi)容的含義，符合USB2.0規(guī)范，bDeviceClass置0，表明一個配置里每個接口指定其各自的類信息同時不同的接口獨(dú)立地操作。由于bDeviceClass字段置0，因此bDeviceSubClass字段同樣置0。bDeviceProtocol置0，設(shè)備不使用特定類協(xié)議。端點(diǎn)0最大包大小為64字節(jié)，接著填充廠商ID和產(chǎn)品ID，bcdDevice標(biāo)記設(shè)備穩(wěn)定版本，這里為2.0版本，當(dāng)然可以修改該值。iManufacturer、iProduct、iSerialNumber分別是在字符串描述符中各自的索引號，前面有提到。最后標(biāo)記配置數(shù)為1。USB設(shè)備可以有一個或多個配置，每個配置有一個或多個接口，每個接口有一個或多個端點(diǎn)。至此，usbd_desc文件分析完畢。主要為各個描述符的獲取。