STM32F4全速USB虚拟串口VCP程序裁剪教程

整理以上的信息，我们就不难理解以上函数牵扯的功能是，USART2 中断接收的 数据放在 APP_RxBuffer[]中，而又通过 APP_RxBuffer[]发送的 USB 上位机上。
下面继续阅读 usbd_cdc_vcp.c 中的程序，如下图所示是 usbd_cdc_vcp.c 源文件 的第 245 行到 256 行，功能是将 BUF 中的数据通过 USART2 发送到主机 PC。
（4）主机在成功获取到一个数据包的设备描述符后并且确认无错误后，返回一 个 0 长度的状态数据包给设备。 （5）主机再对设备复位一下，接下来进入到设置地址阶段。 （6）USB 主机发出一个设置地址的请求，地址包含在建立包中。 （7）USB 设备在收到地址后，返回 0 长度的状态包。 （8）主机收到 0 长度的状态包之后，返回一个 ACK。 （9）设备在收到这个 ACK 之后，就可以启用新的地址了。 USB 一直进中断的原因：主机每 1ms 就给设备发送一个 sof，3ms 没反应主机就 挂起。所以一直进中断属于正常现象。
上面的 APP_RxBuffer[]是定义的全局变量，这个全局变量到底是干什么的呢， 我们进一步发现 APP_RxBuffer[]在 usbd_cdc_vcp.c 源文件中亦有出现。在 usbd_cdc_vcp.c 源文件中第 624 行到 661 行，阅读这个函数，知道这个函数主 要是将 APP_RxBuffer[]中的数据发送到主机的 IN 端点（关于端点概念不理解的 建议阅读 USB2.0 英文协议）
这样以后，USB 接收的数据就可以在 app.c 中使用了，这里的接收的数据长度是 根据接收的数据不断清 0，并赋值的，所以可以根据 Rx_Length 大于 0，判断是 否有新的数据接收。
2. 如何区分全速设备和高速设备
USB 如何区分低速、全速和高速设备：对于全速和高速设备，上拉电阻是接在 D+ 上；而低速设备则是上拉电阻接在 D-上。
3. USB 枚举过程
（1）USB 主机检测到 USB 设备插入后，对设备复位。 （2）USB 主机对设备发送获取设备描述符的标准请求。 （3）设备收到该请求后，在数据过程将设备描述符返回给主机。
7. STM32F4 的 USB 虚拟串口 Demo 裁剪
下面讲解下如何裁剪 Demo 程序达到如下框图所示功能，就是收发数据都是通过 USB 口。这里主要讲解上位机下发的数据，下位机收到后立马转发到上位机。
想只用 USB，就要把 UART 的中断接收语句 void EVAL_COM_IRQHandler(void)禁 止掉，在 usbd_cdc_vcp.c 文件的最后
进一步下向下读程序，是打开了 USART2 的接收中断，通过 USART2 的接收中断接 收数据，并通过 VCP_DataTx(0,0)进行了数据处理，如下图 usbd_cdc_vcp.c 的 第 366 行到 379 行。
下面主要看看 VCP_DataTx(0,0)是怎么处理的，如下图所示是 usbd_cdc_vcp.c 的第 208 行到 228 行。是将通过 USART2 的中断接收的数据放进 APP_RxBuffer[] 中，这里的数组最大长度是 2048。
以及在 app.c 中声明，
同时修改 usbd_cdc_vcp.c 中 static uint16_t VCP_DataTx (uint8_t* Buf, uint32_t Len)函数，将 Buf 中的数据放入定义的全局数组变量 Rx_Buffer[]中， 并将长度 Len 赋值给全局变量 Rx_Length。
7>记得将 Demo 程序的优化等级改成 None，避免跟踪调试时乱跳。
6. STM32F4 的 USB 虚拟串口 Demo 解析
官方例程用 IAR 打开如上图所示，这里主要关注下 app.c 源文件、stm32fxxx_it.c 源文件、usbd_cdc_vcp.c 源文件和 usbd_cdc_core.c 源文件。 1>App.c 源文件有 main 函数，main 函数主要是 USBD_Init()语句，是对（1）语句里。 2>初始化后，USB 的枚举及传输数据都是在 stm32fxxx_it.c 的中断中发起的。 枚举是在中断和底层驱动及内核中完成的，这里不用管，也不需要改动。 3>对于数据的传输是我们关心的是在 usbd_cdc_vcp.c 中，阅读例程，我们可以 发现，USBD_Init()语句初始化时初始化了两个串口：COM1 和 EVAL_COM1，如下 图 usbd_cdc_vcp.c 的第 106 行到 109 行；其中 COM1 是虚拟出来的串口，即 USART0， 而 EVAL_COM1 是真实存在的 USART2，挂载在 APB1 总线上，详见 stm32f407xx 数 据手册。
而 BUF 数据的来源是哪里呢，我们通过查找是通过 APP_FOPS 结构体和 VCP_fops 结构体衔接在一起的，所以下面的程序来源就 usbd_cdc_vcp.c 源文件中第 69 行到 76 行，关于 VCP_fops 的定义。
以及 usbd_cdc_core.c 的 136 行，将 VCP_fops 和 APP_FOPS 联系到一起，下面 APP_FOPS 都干了些什么？
基于 STM32_USB-Host-Device_Lib_V2.1.0 或 V2.2.0 官方 DEMO 例程的 STM32F4 全速 USB 虚拟串口 VCP 程序裁剪
教程
1. 概述
本文档是基于 STM32_USB-Host-Device_Lib_V2.1.0 官方库中 Device 下 STM32F4 全速 VCP 裁剪的，主要是利用 STM32F4 已有资源，代替 UART 串口，用于和上位 机进行通信，理论最大通信速率是 64*19*8b/1ms=950kbps，这里的 64 是 1 个包 数据量 64 个字节，19 是一帧最大是 19 个包，8 是一个字节 8 位，1ms 是一帧的 时间，详见 USB2.0 英文协议。如果想开发更高速模式下的通信，可以考虑使用 高速模式下的 VCP 通信，本文档也可以作为参考。 以下是列举的准备工作： 1>下载 STM32_USB-Host-Device_Lib_V2.1.0 官方库，同时去 ST 官方下载 UM1021 关于本例程的说明文档。可以在 ST 官方下载，找不到的也可以去 STMCU 论坛搜 索。 2>本文档的图片是基于 IAR6.4 开发环境进行截图。 3>下载 USB2.0 英文协议。需要了解 USB 的枚举，以及 USB 的工作机制，对每次 发起通信都是由主机轮询开始的有清晰的认识，并重点看一下批量传输。有条件 的可以借用 USB480 协议分析仪。 4>阅读 STM32F4 数据手册中关于 USB 的一些寄存器的介绍。
其中在 usbd_cdc_core.c 的 671 到 689 行利用到了 APP_FOPS，通过联系上下文 可 以 知 道 这 个 函 数 是 通 过 usb 的 out 端 点 接 收 主 机 发 来 的 数 据 放 在 USB_Rx_Buffer 中，其中 USB_Rx_Cnt 就是存放在 USB_Rx_Buffer 的数据长度。 因为 VCP_fops 和 APP_FOPS 联系到一起，所以就不难理解上面的 BUF 就是 USB 通过 OUT 端口接收的数据。
4>C/C++预定义： USE_STDPERIPH_DRIVER,STM32F4XX,USE_STM324xG_EVAL,USE_USB_OTG_FS 5>打开 USB_conf.h 文件，把 #define VBUS_SENSING_ENABLED 封掉，如果我们 不用 VBUS（PA9）。 否则不用封掉。 6>编译，下载，复位板子，并安装虚拟串口驱动（ST 官网上有），上面的步骤完 成后，计算机中的虚拟串口出来。如果不出来很可能是 D+和 D-的连线问题，请 检查下是否需要连接 ESD 和去耦电容。
4. STM32F4 的 USB 的中断作用
STM32 的 USB 模块可以产生三种中断：USB 唤醒中断、USB 高优先级中断和 USB 低优先级中断，在 STM32 的参考手册中没有详细说明这三种中断对应哪些事件， 现说明如下： 1）USB 唤醒中断：在中断向量表中的位置是 42。这个中断在 USB 设备从暂停模 式唤醒时产生，唤醒事件由 USB_ISTR 寄存器的 WKUP 位标识。 2）USB 高优先级中断：在中断向量表中的位置是 19。这个中断仅由 USB 同步 (Isochronous)模式传输或双缓冲块(Bulk)传输模式下的正确传输事件产生，正 确传输事件由 USB_ISTR 寄存器的 CTR 位标识。 3）USB 低优先级中断：在中断向量表中的位置是 20。这个中断由所有其它的 USB 事件产生，例如正确传输(不包括同步模式和双缓冲块模式)、USB 复位等，事件 标志位在 USB_ISTR 寄存器中。 在 STM32 的 USB 开发包的例子中包含了上述中断的处理，例如在 USB 扬声器的例 子中，CTR_HP 函数处理 USB 高优先级中断；在所有例子中都有 USB_Istr()函数 处理 USB 低优先级中断。
5. STM32F4 的 USB 虚拟串口 Demo 的使用
1>下载 STM32 的官方例程：STM32_USB-Host-Device_Lib_V2.1.0 2>开发板自己准备,要求 PA11，PA12 连接 D+，D-，PA9 是否连接 VBUS 都可以 3>打开例程： STM32_USB-Host-Device_Lib_V2.1.0\Project\USB_Device_Examples\VCP\EWAR M 里的工程配置 cpu 为 stm32F407IG，
首先了解下 USB 的接收缓冲区，USB_Rx_Buffer[CDC_DATA_MAX_PACKET_SIZE]这 里的 CDC_DATA_MAX_PACKET_SIZE=64，也即是一个包最大的接收量。 再次了解下 APP_Rx_Buffer[APP_RX_DATA_SIZE]的 FIFO 环形缓冲区，这 里,APP_RX_DATA_SIZE=2048，即 2KB 字节，主要用于上发数据：