基于 RT-Thread Studio 的 USB Device 驱动开发文档

STM32

基于 RT-Thread Studio 的 USB Device 驱动开发文档

简介

USB 即 Universal Serial Bus 是一种支持热插拔的通用串行总线，在 USB 体系中又分为 USB Host 和 USB Device。本文将基于 STM32l475-atk-pandora 开发板，讲解基于 RT-Thread Studio 开发 USB Device 驱动。
USB Device 设备驱动的开发可总结为如下几个步骤：

新建 RT-Thread 完整版项目
打开 USB Device 设备驱动框架，并配置相关的子类
board.h中定义 USB Device 相关的宏
board.c 中初始化 USB Device 的引脚及外设时钟
stm32xxxx_hal_config.h 中打开 HAL 库函数对 USB Device 的支持

更多关于USB Device 的配置及添加步骤也可以参考相应工程文件 board.h 中对 USB Device 部分的描述。
新建 RT-Thread 项目

使用 RT-Thread Studio 新建基于 v4.0.2 的工程，界面如下图所示：

配置过程可总结为以下步骤：

定义自己的工程名及工程生成文件的存放路径
选择基于芯片创建工程，选择的 RT-Thread 版本为 v4.0.2
选择厂商及芯片型号
配置串口信息
配置调试器信息

工程配置完成后点击下方的 Finish 按钮即可创建 RT-Thread 的工程。
打开 USB Device 设备驱动框架

在 RT-Thread Settings 文件中配置 USB Device ，配置路径如下：
组件---- 设备驱动程序--------使用 USB------------使用 USB 设备----------------选择设备类型本例中将 USB Device 配置为一个 CDC 的子类—虚拟串口，配置图如下所示：

虚拟串口的属性等信息这里选择默认并未做任何修改，实际使用过程中按照需要修改即可。
定义 USB Device 宏

定位到工程文件 board.h 中关于 USB Device 的配置说明部分，按照注释部分的说明定义 BSP_USING_USBDEVICE 的宏，如下所示：
#define BSP_USING_USBDEVICE初始化引脚和时钟

定义了 BSP_USING_USBDEVICE 宏之后，drv_u***d.c 文件就会参与编译，该文件只是配置了 USB Device 的工作方式和传输函数等，具体 USB Device 引脚和时钟的初始化需要借助 STM32CubeMx 生成的代码。
将 STM32CubeMx 工具生成的 USB Device 引脚和时钟初始化代码(一般在 stm32_xxxx_hal_msp.c 文件中)复制到自己工程的 board.c 文件的末尾，使之参与编译，如下所示：
void HAL_PCD_MspInit(PCD_HandleTypeDef* hpcd){  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};  if(hpcd->Instance==USB_OTG_FS)  {  /* USER CODE BEGIN USB_OTG_FS_MspInit 0 */  /* USER CODE END USB_OTG_FS_MspInit 0 */ __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); /**USB_OTG_FS GPIO Configuration       PA11    ------> USB_OTG_FS_DM PA12    ------> USB_OTG_FS_DP    */ GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_11|GPIO_PIN_12; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH; GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF10_OTG_FS; HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); /* Peripheral clock enable */ __HAL_RCC_USB_OTG_FS_CLK_ENABLE(); /* Enable VDDUSB */ if(__HAL_RCC_PWR_IS_CLK_DISABLED()) {    __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();    HAL_PWREx_EnableVddUSB();    __HAL_RCC_PWR_CLK_DISABLE(); } else {    HAL_PWREx_EnableVddUSB(); } /* USB_OTG_FS interrupt Init */ HAL_NVIC_SetPriority(OTG_FS_IRQn, 0, 0); HAL_NVIC_EnableIRQ(OTG_FS_IRQn);  /* USER CODE BEGIN USB_OTG_FS_MspInit 1 */  /* USER CODE END USB_OTG_FS_MspInit 1 */  }}配置 USB 外设时钟

使用 RT-Thread Studio 自动生成工程的时候，在 board.c 文件中的系统时钟初始化函数 SystemClock_Config 中，有些外设的时钟是默认没有开启的。当需要使用这些外设的时候，同样需要借助 STM32CubeMX 工具生成的代码来初始化外设时钟。
本例中需要使用到 USB 这个外设，使用  STM32CubeMX 工具配置好系统时钟以后将工程 board.c 文件中的 SystemClock_Config 函数替换为自己使用 STM32CubeMX 工具生成的函数，如下所示：
void SystemClock_Config(void){  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};  RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInit = {0};  /** Configure LSE Drive Capability */  HAL_PWR_EnableBkUpAccess();  __HAL_RCC_LSEDRIVE_CONFIG(RCC_LSEDRIVE_LOW);  /** Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks */  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_LSI|RCC_OSCILLATORTYPE_HSE                            |RCC_OSCILLATORTYPE_LSE;  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;  RCC_OscInitStruct.LSEState = RCC_LSE_ON;  RCC_OscInitStruct.LSIState = RCC_LSI_ON;  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 1;  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 20;  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV7;  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = RCC_PLLQ_DIV2;  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLR = RCC_PLLR_DIV2;  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)  { Error_Handler();  }  /** Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks */  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK                            |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_4) != HAL_OK)  { Error_Handler();  }  PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_RTC|RCC_PERIPHCLK_USART1                            |RCC_PERIPHCLK_USART2|RCC_PERIPHCLK_USB                            |RCC_PERIPHCLK_ADC;  PeriphClkInit.Usart1ClockSelection = RCC_USART1CLKSOURCE_PCLK2;  PeriphClkInit.Usart2ClockSelection = RCC_USART2CLKSOURCE_PCLK1;  PeriphClkInit.AdcClockSelection = RCC_ADCCLKSOURCE_PLLSAI1;  PeriphClkInit.RTCClockSelection = RCC_RTCCLKSOURCE_LSE;  PeriphClkInit.U***ClockSelection = RCC_USBCLKSOURCE_PLLSAI1;  PeriphClkInit.PLLSAI1.PLLSAI1Source = RCC_PLLSOURCE_HSE;  PeriphClkInit.PLLSAI1.PLLSAI1M = 1;  PeriphClkInit.PLLSAI1.PLLSAI1N = 12;  PeriphClkInit.PLLSAI1.PLLSAI1P = RCC_PLLP_DIV7;  PeriphClkInit.PLLSAI1.PLLSAI1Q = RCC_PLLQ_DIV2;  PeriphClkInit.PLLSAI1.PLLSAI1R = RCC_PLLR_DIV2;  PeriphClkInit.PLLSAI1.PLLSAI1ClockOut = RCC_PLLSAI1_48M2CLK|RCC_PLLSAI1_ADC1CLK;  if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit) != HAL_OK)  { Error_Handler();  }  /** Configure the main internal regulator output voltage */  if (HAL_PWREx_ControlVoltageScaling(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1) != HAL_OK)  { Error_Handler();  }}打开 HAL 库对 USB Device 的支持

在 stm32_xxxx_hal_config.h 文件中打开对 USB Device 的支持，也就是取消掉 HAL_PCD_MODULE_ENABLED 这个宏定义的注释，如下所示：
#define HAL_PCD_MODULE_ENABLED使用

上述步骤配置完成以后，编译下载程序，在终端中输入 list_device 命令，结果如下：

从终端中输出的结果可以看到 USB Device 设备和虚拟串口设备已经成功注册到系统中了。
在 Windows 上打开设备管理器，并将开发板上的 USB Device 接口通过数据线连接到电脑，在电脑的设备管理器中可以看到下图：

从上图可以看到电脑已经成功的枚举了上面配置的虚拟串口设备。
                                          Question && Feedback


      (rtThread)

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