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主機環境：Windows 7 SP1

開發環境：MDK5.14

目標板：STM32F103C8T6

開發庫：STM32F1Cube庫和STM32_USB_Device_Library

之前在STM32論壇里領取過一塊STM32開發板，本來以為是帶有USB模塊接口的，最后發現NUCLEO里是沒有把USB模塊外接出來的，所以就自個兒掏錢買了一塊單板，如下圖所示：

單板很簡單，單純是為了學習一下STM32的USB模塊，之所以選擇這個是因為它便宜，而且ST官方有提供USB模塊庫方便開發。

USB開發博大精深，比之串口，SPI，I2C來說多了很多東西，一個很簡單的例子就是串口，SPI，I2C都可以使用通用IO口來模擬實現，但USB卻很少有人這么做。學習USB模塊就要學習USB協議，USB協議從1.1到2.0再到3.0，現在貌似到3.1版本了都，版本更替了這么多但不影響我們學習，因為USB協議都是向后兼容的，學習了一個就夠了。STM32F103C8T6的USB模塊實現了USB2.0全速總線，符合USB2.0全速設備的計數規范，支持8個雙向端點等。

USB總線使用兩根線實現差分傳輸D+、D-，這跟485總線類似。因此，在USB總線上同一時刻只能有一個方向上的傳輸。

有關USB2.0協議規范可以從USB官網上下載，重點看第9章節即可，600多頁的文檔從頭看到尾是很枯燥的。當然如果有精力的話，整個規范都看完也是很有好處的。跟USB2.0規范相關的還有很多類規范，在開發時如果有需要再看就可以了。

一、USB器件庫概述

ST官網提供的USB文檔有STM32Cube USB器件庫，以及USB培訓的一些文檔，重點看USB器件庫文檔就好了，因為我們是把STM32的USB模塊當作從設備，當然如果STM32支持USB主機的話還有另外一個主機庫(不在這里討論)。通過查看STM32Cube USB器件庫，可以幫助我們快速理解USB模塊的架構，簡化應用開發。STM32CubeUSB設備庫在Cube中所處位置如下：

USB設備庫位于HAL驅動層之上，在開發中我們只需關注USB設備庫即可，不必關注USB設備的HAL驅動，不然USB設備庫就沒有存在的意義了。而且USB設備庫代碼是只讀的，不需要修改。

設備庫中使用的主要結構體為設備句柄，其類型為USBD_HandleTypeDef，我們不必刻意關注USB HAL驅動中USB所使用的數據結構，因為它們對于我們來說是隱藏的，只需關注設備庫曝露給我們的接口即可，設備庫是和USB2.0協議密切相關的，因此需要熟悉USB2.0文檔有助于我們理解設備庫的工作流程。

USB設備庫目錄分為兩層：一層為Core(核心層)；另一層為Class(類層)，目錄結構如下：

結構比較清晰，核心層是不需要動的，類層是擴展用的。

USB設備庫中核心層的usbd_conf文件是需要用戶自己實現的，用來配置USB的屬性，其各個文件的作用如下：

其中usbd_req改為了usbd_ioreq。由表7就可以看出USB2.0規范中第9章很重要。USB器件庫文檔還詳細說明了一下控制端點0，這在USB開發中是一個重要的端點。其作為默認的控制端點用于接收主機發來的各種請求，請求作為Setup包發送到設備，請求又分為標準請求和非標準請求，標準請求在控制端點0上就可處理了，對于非標準請求通過回調函數傳遞給特定類進行進一步處理。

USB設備庫的類層中各個文件作用如下：

其中的usbd_xxx_if_template文件需要由用戶實現，目前跟USB設備庫相關的文件有兩個需要用戶去實現即usbd_conf文件和usbd_xxx_if_template文件。至此USB器件庫的概述說明就完畢了，更多詳細情況查看USB器件庫文檔即可。

二、USB協議概述

USB協議中用到的一些邏輯部件：

端點：數據傳輸的最終對象

管道：主機和設備端點之間數據傳輸的模型

接口：用于描述特定的功能(有一組端點組成)

設備：由一個或多個接口組成

USB傳輸分為了3層：Packet、Transaction、Transfer，三者是由小到大，關系如下圖：

一次Transfer傳輸分為幾個Transaction，一次Transaction由幾次Packer組成。

Packet包格式如下：

所有的USB傳輸都是由USB主機發起，這點跟I2C通信有些類似。

USB的傳輸分為4類：控制傳輸、中斷傳輸、同步傳輸、批量傳輸，由此引申出4類端點類型：控制端點、中斷端點、同步端點、批量端點。

控制傳輸是雙向的，須有IN和OUT兩個方向上的端點號。其他類型的傳輸是單向的。各類傳輸差別不是很大，只是對時間的要求不同。

有關USB協議的大概情況就介紹到這，更多詳情請查閱USB2.0規范以及STM32F103的參考手冊。后面將通過VCP具體示例來分析USB開發。

關鍵字：STM32 USB 學習筆記引用地址：STM32 USB學習筆記1

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