转自：http://blog.sina.com.cn/s/blog_98ee3a930100wn6m.html
说明：使用的是ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＺＥＴ６
硬件原理图
在开始枚举设备的一些初始化
void bsp_USBInit(void) {
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_USB_PULL_UP, ENABLE); USB_CABLE_DISABLE();
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = PIN_USB_PULL_UP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); { NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USB_LP_CAN1_RX0_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); } RCC_USBCLKConfig(RCC_USBCLKSource_PLLCLK_1Div5); RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USB, ENABLE);
USB_Init();
}
现在开始分析真正的初始化
第一步：初始化，总线复位及向默认地址 0发送 GET_DESCRIPTOR 指令包，请求设备描述
1）Index[4 - 5]：表示 USB插入总线复位；
2）Index[7 - 8]：表示主机向默认地址发送GET_DESCRIPTOR指令包，详细信 息也抓出来了，如（图二）所示
3）Index[15 - 17]：表示设备向主机发送设备描述数据 Index[16] 4）Index[18 - 19]：表示主机完成 GET_DESCRIPTOR指令后，给设备发送一个 空应答
现在具体的分析１０３的ｕｓｂ的执行过程 按顺序向下执行
***************（1）**************
DEVICE_INFO *pInformation;
DEVICE_PROP *pProperty;
DEVICE_PROP Device_Property = { Joystick_init, Joystick_Reset, Joystick_Status_In, Joystick_Status_Out, Joystick_Data_Setup, Joystick_NoData_Setup, Joystick_Get_Interface_Setting, Joystick_GetDeviceDescriptor, Joystick_GetConfigDescriptor, Joystick_GetStringDescriptor, 0, 0x40 };
USER_STANDARD_REQUESTS User_Standard_Requests = { Joystick_GetConfiguration, Joystick_SetConfiguration, Joystick_GetInterface, Joystick_SetInterface, Joystick_GetStatus, Joystick_ClearFeature, Joystick_SetEndPointFeature, Joystick_SetDeviceFeature, Joystick_SetDeviceAddress };
//USB内核将主机发送过来的用于实现USB设备的设置包保存在设备信息结构表中 typedef struct _DEVICE_INFO { uint8_t USBbmRequestType; uint8_t USBbRequest; uint16_t_uint8_t USBwValues; uint16_t_uint8_t USBwIndexs; uint16_t_uint8_t USBwLengths;
uint8_t ControlState; uint8_t Current_Feature; uint8_t Current_Configuration; uint8_t Current_Interface; uint8_t Current_AlternateSetting;
ENDPOINT_INFO Ctrl_Info; }DEVICE_INFO;
usb_init.c文件里面的
void USB_Init(void) { pInformation = &Device_Info; pInformation->ControlState = 2; pProperty = &Device_Property; pUser_Standard_Requests = &User_Standard_Requests; pProperty->Init(); }
***************（2）**************通过函数指针指向这个初始化函数pProperty 在usb_prop.c文件里面
void Joystick_init(void) {
Get_SerialNum(); //得到串行号
pInformation->Current_Configuration = 0; // PowerOn(); //将USB上电 连接设备
USB_SIL_Init(); //主要是CNTR寄存器的初始化 bDeviceState = UNCONNECTED; //设备状态标志 当前状态未连接 }
hw_config.c文件里面 这个和标准的不一样有改动，获取设备版本号，将其存入到版本号字符串。
void Get_SerialNum(void) //得到串行号 { uint32_t Device_Serial0, Device_Serial1, Device_Serial2; Device_Serial0 = *(__IO uint32_t*)(0x1FFFF7E8); Device_Serial1 = *(__IO uint32_t*)(0x1FFFF7EC); Device_Serial2 = *(__IO uint32_t*)(0x1FFFF7F0); Device_Serial0 += Device_Serial2; if (Device_Serial0 != 0) { IntToUnicode (Device_Serial0, &Joystick_StringSerial[2] , 8); IntToUnicode (Device_Serial1, &Joystick_StringSerial[18], 4); } }
usb_pwr.c文件里面 在这个文件里面只是使能了复位，挂起，唤醒中断，在PowerOn函数使能了复位中断以后，将进入到USB的复位中断里面去。
然后再执行函数USB_SIL_Init 将所有的USB中断都打开。在D+被接通上拉以后，设备就能被主机检测到。
RESULT PowerOn(void) { #ifndef STM32F10X_CL uint16_t wRegVal;
USB_Cable_Config(ENABLE); //将USB上电连接
//对USB模块强制复位，类似于USB总线上的复位信号。USB模块将一直保持在复位状态下 //直到软件清除此位。如果USB复位中断被使能，将产生一个复位中断。 wRegVal = CNTR_FRES; //强制复位 _SetCNTR(wRegVal);
wInterrupt_Mask = 0; _SetCNTR(wInterrupt_Mask); //清除复位信号 _SetISTR(0);
//复位中断屏蔽位 挂起中断屏蔽位 唤醒中断屏蔽位使能 wInterrupt_Mask = CNTR_RESETM | CNTR_SUSPM | CNTR_WKUPM;_SetCNTR(wInterrupt_Mask); #endif
return USB_SUCCESS; }
usb_istr.c文件里面，下面只写了进入到复位中断函数，进入到USB连接状态
void USB_Istr(void)
{
wIstr = _GetISTR();
#if (IMR_MSK & ISTR_RESET) //USB复位请求中断 if (wIstr & ISTR_RESET & wInterrupt_Mask) { _SetISTR((uint16_t)CLR_RESET); //清楚复位中断标志 Device_Property.Reset(); //进入到复位中断 #ifdef RESET_CALLBACK RESET_Callback(); #endif } #end
}
usb_prop.c文件里面，实现对端点的设置。
void Joystick_Reset(void) { pInformation->Current_Configuration = 0; pInformation->Current_Interface = 0;
pInformation->Current_Feature = Joystick_ConfigDescriptor[7]; //供电模式选择
#ifdef STM32F10X_CL OTG_DEV_EP_Init(EP1_IN, OTG_DEV_EP_TYPE_INT, 4); #else
SetBTABLE(BTABLE_ADDRESS); //分组缓冲区描述表地址设置
SetEPType(ENDP0, EP_CONTROL); //初始化为控制端点类型 SetEPTxStatus(ENDP0, EP_TX_STALL); //端点以STALL分组响应所有的发送请求。
//也就是端点状态设置成发送无效，也就是主机的IN令牌包来的时候，回送一个STALL。 SetEPRxAddr(ENDP0, ENDP0_RXADDR); //设置端点0描述符的接受地址，
SetEPTxAddr(ENDP0, ENDP0_TXADDR); //设置端点0描述符的发送地址
Clear_Status_Out(ENDP0);
//仅用于控制端点 如果STATUS_OUT位被清除，OUT分组可以包含任意长度的数据 SetEPRxCount(ENDP0, Device_Property.MaxPacketSize);
//设置端点0的接受字节寄存器的最大值是64 SetEPRxValid(ENDP0); //设置接受端点有效
SetEPType(ENDP1, EP_INTERRUPT); //初始化为中断端点类型 SetEPTxAddr(ENDP1, ENDP1_TXADDR); //设置发送数据的地址 SetEPTxCount(ENDP1, 4); //设置发送的长度 SetEPRxStatus(ENDP1, EP_RX_DIS); //设置接受端点关闭 SetEPTxStatus(ENDP1, EP_TX_NAK); //设置发送端点端点非应答
SetDeviceAddress(0); //设置设备用缺省地址相应 #endif
bDeviceState = ATTACHED; //当前状态连接 }
usb_sil.c的文件里面，主要是使能了如下这些中断
CNTR_CTRM 正确传输(CTR)中断使能 CNTR_WKUPM 唤醒中断使能 CNTR_SUSPM 挂起(SUSP)中断使能 CNTR_ERRM 出错中断使能 CNTR_SOFM 帧首中断使能 CNTR_ESOFM 期望帧首中断使能CNTR_RESETM 设置此位将向PC主机发送唤醒请求。根据USB协议，如果此位在1ms到15ms内保持有效，主机将对USB模块实行唤醒操作。
uint32_t USB_SIL_Init(void) { #ifndef STM32F10X_CL _SetISTR(0); //清除中断标志 wInterrupt_Mask = IMR_MSK; //这组寄存器用于定义USB模块的工作模式，中断的处理，设备的地址和读取当前帧的编号 _SetCNTR(wInterrupt_Mask); //设置相应的控制寄存器 #else OTG_DEV_Init(); #endif
return 0; }
***************（3）**************
1.获取设备描述符
usb_int.c的文件里面
低优先级中断 在控制 中断 批量传输下使用（在单缓冲模式下使用） 当一次正确的OUT,SETUP,IN数据传输完成后，硬件会自动设置此位为NAK状态，使应用程序有足够的时间处理完当前传输的数据后，响应下一个数据分组
void CTR_LP(void) { __IO uint16_t wEPVal = 0; while (((wIstr = _GetISTR()) & ISTR_CTR) != 0) { EPindex = (uint8_t)(wIstr & ISTR_EP_ID); //读出端点ID if (EPindex == 0) //如果是端点0 { SaveRState = _GetENDPOINT(ENDP0); //读取端点0寄存器USB_EP0R SaveTState = SaveRState & EPTX_STAT; //保存发送状态位 SaveRState &= EPRX_STAT; //保存接受状态位 _SetEPRxTxStatus(ENDP0,EP_RX_NAK,EP_TX_NAK); //端点以NAK分组响应所有的发送和接受请求（解释在上面） if ((wIstr & ISTR_DIR) == 0) //IN令牌，数据被取走
{ _ClearEP_CTR_TX(ENDP0); //清除正确发送标志位 In0_Process(); //处理INT事件 _SetEPRxTxStatus(ENDP0,SaveRState,SaveTState); return; } else {
wEPVal = _GetENDPOINT(ENDP0); //得到端点0寄存器的数据 if ((wEPVal &EP_SETUP) != 0) //SETUP分组传输完成标志 { _ClearEP_CTR_RX(ENDP0); Setup0_Process(); //处理SETUP事件
//程序会进入到这个函数里面 _SetEPRxTxStatus(ENDP0,SaveRState,SaveTState); return; }
else if ((wEPVal & EP_CTR_RX) != 0) { _ClearEP_CTR_RX(ENDP0); Out0_Process(); //处理OUT事件 _SetEPRxTxStatus(ENDP0,SaveRState,SaveTState); return; } } } else //如果是除端点0以外的端点 {
wEPVal = _GetENDPOINT(EPindex); //得到相应端点寄存器值 if ((wEPVal & EP_CTR_RX) != 0) //检测正确接收标志 PC-USB OUT int { _ClearEP_CTR_RX(EPindex); //清除相应的标志
(*pEpInt_OUT[EPindex-1])(); //调用OUT int服务功能
}
if ((wEPVal & EP_CTR_TX) != 0) //检测正确发送标志 USB-PC IN int { _ClearEP_CTR_TX(EPindex); //清除相应的标志
(*pEpInt_IN[EPindex-1])(); //调用IN int服务功能 }
}
} }
usb_coer.c的文件里面，主要是得到主机发来的标准请求命令
uint8_t Setup0_Process(void) {
union { uint8_t* b; uint16_t* w; } pBuf;
#ifdef STM32F10X_CL USB_OTG_EP *ep; uint16_t offset = 0; ep = PCD_GetOutEP(ENDP0); pBuf.b = ep->xfer_buff; #else uint16_t offset = 1; //得到接受缓冲区地址寄存器地址 pBuf.b = PMAAddr + (uint8_t *)(_GetEPRxAddr(ENDP0) * 2); #endif
if (pInformation->ControlState != PAUSE) { pInformation->USBbmRequestType = *pBuf.b++;
pInformation->USBbRequest = *pBuf.b++;
pBuf.w += offset; pInformation->USBwValue = ByteSwap(*pBuf.w++);
pBuf.w += offset; pInformation->USBwIndex = ByteSwap(*pBuf.w++);
pBuf.w += offset; pInformation->USBwLength = *pBuf.w;
}
pInformation->ControlState = SETTING_UP; if (pInformation->USBwLength == 0) { NoData_Setup0(); } else { Data_Setup0(); //由于是有数据的传输，所有要进入到这个函数 } return Post0_Process(); }
usb_core.c的文件里面，这里只是选取了GET DESCRIPTOR
的程序部分，其他的部分删除了
void Data_Setup0(void) { uint8_t *(*CopyRoutine)(uint16_t); RESULT Result; uint32_t Request_No = pInformation->USBbRequest;
uint32_t Related_Endpoint, Reserved; uint32_t wOffset, Status;
CopyRoutine = NULL; wOffset = 0;
//看标准请求码格式就知道了 if (Request_No == GET_DESCRIPTOR) { //pInformation->USBbmRequestType是下面的两种 标准请求或设备请求 if (Type_Recipient == (STANDARD_REQUEST | DEVICE_RECIPIENT)) { uint8_t wValue1 = pInformation->USBwValue1; //高一字节得到描述表种类 一共有5种 if (wValue1 == DEVICE_DESCRIPTOR) //设备描述 { CopyRoutine = pProperty->GetDeviceDescriptor; } else if (wValue1 == CONFIG_DESCRIPTOR) { CopyRoutine = pProperty->GetConfigDescriptor; //配置描述 } else if (wValue1 == STRING_DESCRIPTOR) { CopyRoutine = pProperty->GetStringDescriptor; //字符串描述 } } }
if (CopyRoutine) { pInformation->Ctrl_Info.Usb_wOffset = wOffset; //本子程序的wOffset是0 pInformation->Ctrl_Info.CopyData = CopyRoutine; //使指针pInformation->Ctrl_Info.CopyData指向CopyRoutine (*CopyRoutine)(0); //第一次执行时Length=0 返回的是有效数据的长度 存储到pInformation->Ctrl_Info.Usb_wLength Result = USB_SUCCESS; } else { //如果标准请求不存在 看类 厂商请求中是否有 Result = (*pProperty->Class_Data_Setup)(pInformation->USBbRequest); if (Result == USB_NOT_READY) { pInformation->ControlState = PAUSE; return; } }
if (pInformation->Ctrl_Info.Usb_wLength == 0xFFFF) //如果字符的长度是0xffff { pInformation->ControlState = PAUSE; return; } if ((Result == USB_UNSUPPORT) || (pInformation->Ctrl_Info.Usb_wLength == 0)) { pInformation->ControlState = STALLED; return; }
if (ValBit(pInformation->USBbmRequestType, 7)) //D7表示数据传输方向 1：设备向主机 { __IO uint32_t wLength = pInformation->USBwLength; //设置使其为USB主机设置的长度 本程序HID 鼠标 pProperty->MaxPacketSize是0x40 if (pInformation->Ctrl_Info.Usb_wLength > wLength)
//字符的长度大于主机要求的长度{ pInformation->Ctrl_Info.Usb_wLength = wLength;
//将其设置为主机要求的 } else if (pInformation->Ctrl_Info.Usb_wLength < pInformation->USBwLength) //字符的长度小于主机要求的 { if (pInformation->Ctrl_Info.Usb_wLength < pProperty->MaxPacketSize) //如果字符的长度长度小于每包数据最大字节数 { Data_Mul_MaxPacketSize = FALSE; } else if ((pInformation->Ctrl_Info.Usb_wLength % pProperty->MaxPacketSize) == 0) //如果是其整数倍 { Data_Mul_MaxPacketSize = TRUE; } }
pInformation->Ctrl_Info.PacketSize = pProperty->MaxPacketSize; DataStageIn(); } else //主机向设备 { pInformation->ControlState = OUT_DATA; vSetEPRxStatus(EP_RX_VALID); }
return; }
usb_coer.c的文件里面
void DataStageIn(void) { ENDPOINT_INFO *pEPinfo = &pInformation->Ctrl_Info; //端点信息保存在指针变量中 uint32_t save_wLength = pEPinfo->Usb_wLength; //得到字符的长度 uint32_t ControlState = pInformation->ControlState; //得到当前的状态
uint8_t *DataBuffer; uint32_t Length;
if ((save_wLength == 0) && (ControlState == LAST_IN_DATA)) //如果字符长度为0 且控制状态是最后输入的数据 { if(Data_Mul_MaxPacketSize == TRUE) //如果字符的长度是数据包的整数倍 { Send0LengthData(); ControlState = LAST_IN_DATA; Data_Mul_MaxPacketSize = FALSE; //这一次发送0字节 状态转为最后输入阶段 } else //字符的长度比数据包要小 { //数据已经发送完 ControlState = WAIT_STATUS_OUT;
#ifdef STM32F10X_CL PCD_EP_Read (ENDP0, 0, 0); #endif #ifndef STM32F10X_CL vSetEPTxStatus(EP_TX_STALL); //设置端点的发送状态停止 #endif } goto Expect_Status_Out; }
Length = pEPinfo->PacketSize; //得到数据包大小 64字节 ControlState = (save_wLength <= Length) ? LAST_IN_DATA : IN_DATA;//比较大小得到是LAST_IN_DATA还是IN_DATA 18字节<64字节 ControlState = LAST_IN_DATA
if (Length > save_wLength) { Length = save_wLength; }
DataBuffer = (*pEPinfo->CopyData)(Length); //DataBuffer指向要复制数据的地址 这个地址是随Usb_wOffset变化的
#ifdef STM32F10X_CL PCD_EP_Write (ENDP0, DataBuffer, Length); #else //GetEPTxAddr(ENDP0) 得到发送缓冲区相应端点的地址 //将DataBuffer中的数据复制到相应的发送缓冲区中 UserToPMABufferCopy(DataBuffer, GetEPTxAddr(ENDP0), Length); #endif
SetEPTxCount(ENDP0, Length); //设置相应的端点要发送的字节数
pEPinfo->Usb_wLength -= Length;//等于0 pEPinfo->Usb_wOffset += Length;//偏移到18 vSetEPTxStatus(EP_TX_VALID); //使能发送端点 只要主机的IN令牌包一来 SIE就会将描述符返回给主机
USB_StatusOut(); //设置接收端点有效 这个实际上使接受也有效，
Expect_Status_Out: pInformation->ControlState = ControlState; //保存控制状态 }
***************（4）**************
uint8_t In0_Process(void) { uint32_t ControlState = pInformation->ControlState;
if ((ControlState == IN_DATA) || (ControlState == LAST_IN_DATA))//进入到这里
{ DataStageIn();//第一次取设备描述符只取一次 当前的状态变为WAIT_STATUS_IN 表明设备等待状态过程 主机输出0字节 ControlState = pInformation->ControlState; }
else if (ControlState == WAIT_STATUS_IN) //设置地址状态阶段进入这个程序 { if ((pInformation->USBbRequest == SET_ADDRESS) && (Type_Recipient == (STANDARD_REQUEST | DEVICE_RECIPIENT))) { SetDeviceAddress(pInformation->USBwValue0); //设置使用新的地址 pUser_Standard_Requests->User_SetDeviceAddress(); } (*pProperty->Process_Status_IN)(); ControlState = STALLED; //变为这个状态 }
else { ControlState = STALLED; }
pInformation->ControlState = ControlState;
return Post0_Process(); }
uint8_t Out0_Process(void) { uint32_t ControlState = pInformation->ControlState;
if ((ControlState == IN_DATA) || (ControlState == LAST_IN_DATA)) { //主机在完成传输前终止传输 ControlState = STALLED; } else if ((ControlState == OUT_DATA) || (ControlState == LAST_OUT_DATA)) { DataStageOut(); ControlState = pInformation->ControlState; }
else if (ControlState == WAIT_STATUS_OUT) //进入到这个里面 { (*pProperty->Process_Status_OUT)(); //这个函数其实什么也没做 #ifndef STM32F10X_CL ControlState = STALLED; //状态变成了终止发送和接受
#endif }
else { ControlState = STALLED; }
pInformation->ControlState = ControlState;
return Post0_Process(); }
***************（5）**************
获取设备描述符以后，主机再一次的复位设备，设备又进入初始状态。开始枚举的第二步设置地址。
void NoData_Setup0(void) { RESULT Result = USB_UNSUPPORT; uint32_t RequestNo = pInformation->USBbRequest; uint32_t ControlState;
if (Type_Recipient == (STANDARD_REQUEST | DEVICE_RECIPIENT)) //设备请求 {
else if (RequestNo == SET_ADDRESS) /设置地址 { if ((pInformation->USBwValue0 > 127) || (pInformation->USBwValue1 != 0) || (pInformation->USBwIndex != 0) || (pInformation->Current_Configuration != 0)) { ControlState = STALLED; goto exit_NoData_Setup0; } else { Result = USB_SUCCESS;
#ifdef STM32F10X_CL SetDeviceAddress(pInformation->USBwValue0); #endif } }
ControlState = WAIT_STATUS_IN;
USB_StatusIn();//准备好发送０字节的状态数据包 SetEPTxCount(ENDP0, 0);
//vSetEPTxStatus(EP_TX_VALID);建立阶段后直接的进入状态阶段
exit_NoData_Setup0: pInformation->ControlState = ControlState; return; }
uint8_t In0_Process(void) { uint32_t ControlState = pInformation->ControlState;
if ((ControlState == IN_DATA) || (ControlState == LAST_IN_DATA)) //控制状态 { DataStageIn();//第一次取设备描述符只取一次 当前的状态变为WAIT_STATUS_IN 表明设备等待状态过程 主机输出0字节 ControlState = pInformation->ControlState; }
else if (ControlState == WAIT_STATUS_IN) //设置地址状态阶段进入这个程序 { if ((pInformation->USBbRequest == SET_ADDRESS) && (Type_Recipient == (STANDARD_REQUEST | DEVICE_RECIPIENT))) { SetDeviceAddress(pInformation->USBwValue0); //设置使用新的地址 pUser_Standard_Requests->User_SetDeviceAddress(); } (*pProperty->Process_Status_IN)(); ControlState = STALLED; //终止发送和接受
}
else { ControlState = STALLED; }
pInformation->ControlState = ControlState;
return Post0_Process(); }
uint8_t Post0_Process(void) { #ifdef STM32F10X_CL USB_OTG_EP *ep; #endif SetEPRxCount(ENDP0, Device_Property.MaxPacketSize); //设置端点0 要接受的字节数
if (pInformation->ControlState == STALLED) //这种状态下只接受SETUP命令包 { vSetEPRxStatus(EP_RX_STALL); //终止端点０接受 vSetEPTxStatus(EP_TX_STALL); //终止端点０发送
}
return (pInformation->ControlState == PAUSE); }
***************（６）*************
从新地址获取设备描述符
