開發(fā)板是用的stm32f103c8t6的核心板淘寶上最便宜最常見的那種（還是上圖吧） 

stm32f1系列的hal驅(qū)動(dòng)庫中把usb驅(qū)動(dòng)放在了“Middlewares(中間件)”文件夾下，且有“STM32_USB_Device_Library”和“STM32_USB_Host_Library”兩個(gè)驅(qū)動(dòng)庫。若是想直接利用驅(qū)動(dòng)庫新建工程可在這兩個(gè)庫的目錄下復(fù)制Core文件夾和Class文件夾下所需文件。

使用stm32cube直接生成工程： 

先勾選Peripherals的USB->Device才能在MiddleWares下的USB_Devics下選擇IP核，下拉后有六個(gè)選項(xiàng)，分別對(duì)應(yīng)USB設(shè)備的六大分類：

分類 功能

AUDIO USB音頻設(shè)備

CDC（communication device class） 虛擬串口

Download Firmware Update 固件更新

Human Interface Device 人機(jī)接口

Custom Human Interface Device 傳統(tǒng)人機(jī)接口（鍵盤鼠標(biāo)類）

Mass Storage Class 大容量存儲(chǔ)設(shè)備

此處選擇CDC設(shè)備。需要注意的是，在RCC分類下的HSE必須被使能成外部晶振->Crystal/ceramic Resonator。要開啟USB核主時(shí)鐘必須達(dá)到48M，因?yàn)閁SB區(qū)域的時(shí)鐘為48M。這點(diǎn)可在時(shí)鐘樹的配置中很清楚看到。不過，若主時(shí)鐘沒有配置成48M或以上，在STM32Cube的Clock Configuartion界面會(huì)直接報(bào)錯(cuò)，點(diǎn)進(jìn)去看會(huì)提示是否自動(dòng)設(shè)置時(shí)鐘，直接確認(rèn)就OK。 

PLL倍頻數(shù)位6的話，USB分頻設(shè)為1即可，若要開到72M的最高頻率，分頻數(shù)則要設(shè)為1.5。其余配置均保持默認(rèn)即可。

此處還開啟了SWD引腳用于代碼的下載。最終的引腳配置如圖： 

最后點(diǎn)擊生成代碼，工程名稱為：USBCDC 使用MDK-ARM/V5。下面的Stack Size可以改大些，USB CDC的RX和TX的Buffer默認(rèn)大小為2048，只是單純的收發(fā)測(cè)試的話，默認(rèn)大小也夠用，為避免造成內(nèi)存溢出導(dǎo)致的跑飛，此處設(shè)為0x1000。在Code generator界面最好勾選->為每個(gè)外設(shè)生成單獨(dú)的.c和.h文件 這個(gè)選項(xiàng)。這樣生成的外設(shè)驅(qū)動(dòng)能比較方便的移植，另外分類清晰，可讀性也較好，否則全部代碼都堆在main文件中。 

生成代碼后直接打開工程編譯。 

Middlewares分類下為USB內(nèi)核代碼，這些文件都不用改動(dòng)。 

Application下的stm32f1xx_it.c文件中含有目前工程中所開啟的所有中斷處理函數(shù)代碼，打開翻到這個(gè)文件的最下面可以看到，STM32Cube默認(rèn)為USB開啟了中斷：

/**

    * @brief This function handles USB low priority or CAN RX0 interrupts.

*/

void USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler(void)

{

  /* USER CODE BEGIN USB_LP_CAN1_RX0_IRQn 0 */

  /* USER CODE END USB_LP_CAN1_RX0_IRQn 0 */

  HAL_PCD_IRQHandler(&hpcd_USB_FS);

  /* USER CODE BEGIN USB_LP_CAN1_RX0_IRQn 1 */

  /* USER CODE END USB_LP_CAN1_RX0_IRQn 1 */

}

從中斷函數(shù)函數(shù)名可以看出，USB和CAN是公用一個(gè)中斷向量的。在f1系列的參考文檔中也可以查到，CAN和USB占用同一段RAM，這兩個(gè)外設(shè)不能同時(shí)使用。

stm32f1xx_hal_msp.c文件只含有HAL_MspInit()這一個(gè)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)NVIC分組和系統(tǒng)中斷優(yōu)先級(jí)的設(shè)定（都是最高優(yōu)先級(jí)），并禁用JTAG和SWD使能（若在Cube配置中沒有開啟SYS->Serial Wire，則不會(huì)有這一句）。

usb_device.c文件初始化了一個(gè)USB句柄。由于是HAL庫的驅(qū)動(dòng)，整體的代碼對(duì)于外設(shè)初始化和調(diào)用都是通過句柄。

/* USB Device Core handle declaration */

USBD_HandleTypeDef hUsbDeviceFS;

/* init function */                                        

void MX_USB_DEVICE_Init(void)

{

    USBD_Init(&hUsbDeviceFS, &FS_Desc, DEVICE_FS);

    USBD_RegisterClass(&hUsbDeviceFS, &USBD_CDC);

    USBD_CDC_RegisterInterface(&hUsbDeviceFS, &USBD_Interface_fops_FS);

    USBD_Start(&hUsbDeviceFS);

}

去掉多余部分注釋（實(shí)話說Cube生成的工程注釋太多挺煩的），可以看出這是USB外設(shè)的初始化函數(shù)；USBD_Init()里面包含了,檢測(cè)主機(jī)是否存在，復(fù)位USB類，設(shè)定USB設(shè)備描述符，還有USB設(shè)備狀態(tài)幾個(gè)步驟，最后初始化了單片機(jī)上面的USB底層驅(qū)動(dòng)：端點(diǎn)號(hào)啊，全速模式啊，失能低功耗，外部供電關(guān)閉啊，blabalbal…然后會(huì)跑到USBD_LL_MspInit()中去開啟USB的引腳。USB引腳比較特殊，只要單片機(jī)內(nèi)的USB區(qū)域時(shí)鐘開啟，那PA12和PA11就只能作為USB的數(shù)據(jù)引腳使用。

USBD_RegisterClass()會(huì)連接CDC類驅(qū)動(dòng)到USB核，這點(diǎn)在HAL固件庫里有所體現(xiàn)，USB的設(shè)備庫分成了兩層，一層為內(nèi)核文件，就是只要開啟了USB就要調(diào)用的，還有一層為“類”，對(duì)應(yīng)它的不同功能，詳見上面那個(gè)表格，只需根據(jù)需要將一類代碼加入工程即可。至于函數(shù)內(nèi)具體的細(xì)節(jié)，則需要對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)庫的說明看了（不知是我人品不好還是怎么，在哪都找不到hal庫 usb的說明文檔，只能找到以前的標(biāo)準(zhǔn)庫的）。

USBD_CDC_RegisterInterface()則是不知道要干嘛了，進(jìn)入函數(shù)定義只能看到簡短的描述，@brief USBD_CDC_RegisterInterface（找不到文檔的痛(ㄒ_ㄒ)）。最后一個(gè)倒是很容易看懂了‘USBD_Start()’開啟外設(shè)。

usb_conf.c文件則是關(guān)于USB的配置，這里除開HAL庫的部分，還有部分代碼是使用LL庫寫的（底層驅(qū)動(dòng)部分）。但USB協(xié)議部分都是包含在stm32f1x_hal_pcd.c和stm32f1x_hal_pcd_ex.cz這兩組文件中（為嘛不用stm32f1x_hal_usb.c文件名害得我一頓好找）。有興趣的可以詳細(xì)看看分析，只是要使用這個(gè)接口的話，也不用深究了。 

然后usb_desc.c文件也是關(guān)于協(xié)議這一塊（目前學(xué)的不深就不多說了）。但有一點(diǎn)要補(bǔ)充的，這個(gè)兩個(gè)文件里的代碼——不要?jiǎng)樱〔灰獎(jiǎng)樱〔灰獎(jiǎng)樱?p>

usb_cdc_if.c這里就是對(duì)與USB的CDC類的直接調(diào)用了。文件不是很大，里面定義了用戶的收發(fā)緩存，都是2048byte。然后有4個(gè)靜態(tài)函數(shù)和一個(gè)可供外部調(diào)用的函數(shù)：

static int8_t CDC_Init_FS     (void);

static int8_t CDC_DeInit_FS   (void);

static int8_t CDC_Control_FS  (uint8_t cmd, uint8_t* pbuf, uint16_t length);

static int8_t CDC_Receive_FS  (uint8_t* pbuf, uint32_t *Len);

uint8_t CDC_Transmit_FS(uint8_t* Buf, uint16_t Len)

見名生意，全速設(shè)備CDC類初始化、CDC類復(fù)位、CDC類控制、CDC類接收還有CDC類發(fā)送函數(shù)。初始化復(fù)位和控制這3個(gè)函數(shù)都沒什么好說的。

重點(diǎn)是CDC_Receive_FS 和CDC_Transmit_FS 這兩個(gè)函數(shù)。這里必須強(qiáng)調(diào)CDC_Receive_FS 是USB接收中斷回調(diào)函數(shù)。有必要提一下HAL庫和標(biāo)準(zhǔn)庫的一個(gè)區(qū)別：使用標(biāo)準(zhǔn)庫時(shí)，在配置中斷時(shí)，一般都是在啟動(dòng)文件中尋找中斷向量名，以此名字編寫中斷處理函數(shù)。函數(shù)里面有兩個(gè)重要的部分，一是清除中斷標(biāo)志位，二是實(shí)現(xiàn)用戶需要的功能。內(nèi)容部分都是要自己寫的。HAL庫中，對(duì)于中斷處理函數(shù)做了封裝，函數(shù)名和函數(shù)體都已經(jīng)寫好，進(jìn)入中斷處理函數(shù)就判斷中斷源，然后清除中斷標(biāo)志位，接著進(jìn)入中斷回調(diào)函數(shù)。唯一允許改動(dòng)的則是這個(gè)中斷回調(diào)函數(shù)，它在庫中使用weak修飾，即允許user在工程的任何地方對(duì)該函數(shù)重定義，以實(shí)現(xiàn)所需的功能。CDC_Receive_FS則是CDC類對(duì)應(yīng)USB庫的中斷回調(diào)函數(shù)。

/**

  * @brief  CDC_Receive_FS

  *         Data received over USB OUT endpoint are sent over CDC interface 

  *         through this function.

  *           

  *         @note

  *         This function will block any OUT packet reception on USB endpoint 

  *         untill exiting this function. If you exit this function before transfer

  *         is complete on CDC interface (ie. using DMA controller) it will result 

  *         in receiving more data while previous ones are still not sent.

  *                 

  * @param  Buf: Buffer of data to be received

  * @param  Len: Number of data received (in bytes)

  * @retval Result of the operation: USBD_OK if all operations are OK else USBD_FAIL

  */

static int8_t CDC_Receive_FS (uint8_t* Buf, uint32_t *Len)

{

  /* USER CODE BEGIN 6 */

  USBD_CDC_SetRxBuffer(&hUsbDeviceFS, &Buf[0]);

  USBD_CDC_ReceivePacket(&hUsbDeviceFS);

  return (USBD_OK);

  /* USER CODE END 6 */ 

}

從注釋也能看出，在從USB虛擬串口接收到任何數(shù)據(jù)后，都會(huì)將接收到的數(shù)組的指針和數(shù)組長度傳回此函數(shù)。若需要實(shí)現(xiàn)某些功能，只需在重設(shè)接收緩存前新增函數(shù)或者直接處理即可。 

而允許外部調(diào)用的那個(gè)CDC_Transmit_FS()，則是像串口發(fā)送函數(shù)那樣直接調(diào)用即可，輸入要發(fā)送的數(shù)組的指針和要發(fā)送的長度，然后就可以在電腦端的虛擬串口處直接接收到所發(fā)送的數(shù)據(jù)。

我有嘗試過像串口輸出重定向那樣，使用CDC_Transmit_FS()函數(shù)重定向fputc欲實(shí)現(xiàn)printf函數(shù)通過虛擬串口的打印。但實(shí)測(cè)每次發(fā)送字符串或者長一點(diǎn)的符號(hào)什么的，就只能接收到第一個(gè)字符。重定向代碼還是貼出來吧，思路應(yīng)該是正確的，肯定還有哪些點(diǎn)沒注意到…如果有大佬看到的話，還勞煩指點(diǎn)迷津，不勝感激。

int fputc(int ch, FILE *f)   

{

  CDC_Transmit_FS((uint8_t *)&ch, 1); 

  return ch;

}

回到正題，剩下gpio.c文件還沒說，這里面只有一個(gè)MX_GPIO_Init() 函數(shù)，用來開啟GPIOA和GPIOD兩組引腳的時(shí)鐘，GPIOA是USB的D+和D-引腳以及下載口SWDIO和SWCLK的時(shí)鐘，GPIOD則是HSE主時(shí)鐘的晶振引腳的時(shí)鐘了。

工程內(nèi)的主要代碼說完，再看主函數(shù)main()（依舊去除煩人的注釋）

int main(void)

{

  HAL_Init();

  SystemClock_Config();

  MX_GPIO_Init();

  MX_USB_DEVICE_Init();

  while (1)

  {

  }

}

使用STM32Cube生成的代碼，都是一個(gè)樣：首先初始化hal庫，然后配置系統(tǒng)時(shí)鐘，開啟要用的GPIO口時(shí)鐘，然后初始化外設(shè)，再加一個(gè)空的while循環(huán)，只是幫助user初始化要用到的外設(shè)，要實(shí)現(xiàn)其他功能，還要自己往里加。MX_USB_DEVICE_Init() 函數(shù)在前面說usb_device.c的時(shí)候講過，不再重復(fù)。

這里實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單的功能：把從虛擬串口接收到的數(shù)據(jù)，原樣從虛擬串口輸出。只需在usb接收中斷回調(diào)函數(shù)中做簡單的處理，修改代碼如下：

static int8_t CDC_Receive_FS (uint8_t* Buf, uint32_t *Len)

{

  /* USER CODE BEGIN 6 */

  CDC_Transmit_FS(Buf,*Len);

  CDC_Transmit_FS((uint8_t *)"n",sizeof("n"));

  USBD_CDC_SetRxBuffer(&hUsbDeviceFS, &Buf[0]);

  USBD_CDC_ReceivePacket(&hUsbDeviceFS);

  return (USBD_OK);

  /* USER CODE END 6 */ 

}

然后編譯。由于STM32Cube生成的代碼默認(rèn)調(diào)試工具為ST-LINK如果使用J-LINK，還需在Options中更改調(diào)試工具，并選成SW模式。下載完成后用一根micro-B接口的數(shù)據(jù)線連到電腦。補(bǔ)充一點(diǎn)，需要先裝stm32的虛擬串口驅(qū)動(dòng)，電腦才能識(shí)別（安裝完后重新插拔USB上電）。 

這時(shí)電腦上就會(huì)識(shí)別到虛擬串口（我也不知道我電腦為什么不是顯示stmicroxxx visual com port的標(biāo)志，可能win10系統(tǒng)的原因吧）。打開任意串口調(diào)試助手（波特率什么的隨意，因?yàn)閷?shí)際情況是通過usb總線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，與波特率什么的無關(guān)） 

任意發(fā)送即可看到回復(fù)。 

[注]：在使用CDC_Transmit_FS函數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，若len為64的整數(shù)倍，則需要在發(fā)送完成后在發(fā)送一個(gè)空幀；否則電腦端會(huì)直接丟去此次發(fā)送的數(shù)據(jù)，這是由usb的協(xié)議所決定的，有興趣的可以看看官方這里給出的解釋在進(jìn)行USB CDC類開發(fā)時(shí)，無法發(fā)送64整數(shù)倍的數(shù)據(jù)，或詳細(xì)分析usb傳輸協(xié)議。