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使用M62板子實現USB的設備開發

安信可科技 ? 來源:安信可科技 ? 2024-02-25 09:49 ? 次閱讀

01介紹

前面寫過兩遍關于 USB 協議基礎的帖子,如果對 USB 協議不了解,可以去看看下列的基礎內容。

這篇開始使用 M62 板子來實現 USB 的設備開發,首先從最簡單的 USB HID 鍵盤開始。固件的 SDK 使用的是 CherryUSB 開源 USB 固件。CherryUSB 是一個小而美的、可移植性高的、用于嵌入式系統的 USB 主從協議棧。設備端的協議執行流程如下圖:

07d83556-d236-11ee-a297-92fbcf53809c.png

02描述符

CherryUSB 實現好了一套 USB 的設備協議,只需要使用的 CheryyUSB 提供的接口調用就可以實現想要的 USB 設備了。首先應該為 USB 設備填描述符。描述符的種類很多,先得理解他們的含義。

設備(Device) :就是一個實實在在的 USB 設備,比如 USB 鼠標,U 盤。

配置(Configuration):一個 USB 設備可以有多種配置。比如 4G 上網卡就有 2 種配置:U 盤、上網卡。第 1 次把 4G 上網卡插入電腦時,它是一個 U 盤,可以安裝里面的程序。裝好程序后,把它再次插入電腦,它就是一個上網卡。驅動程序可以選擇讓它工作于哪種配置,同一時間只能有一種配置有效。大多數的 USB 設備只有一種配置。

接口(Interface) :每個配置下可以有多個接口,這個接口不是硬件上的接口,可以把這個接口理解為功能,一個接口就代表該設備當前支持的一種功能。

端點(Endpoint) :每個接口可以有多個端點。USB 主機和設備就是通過端點進行數據交互的。每個端點地址對應一個方向,例如端點 2-IN,端點 2-OUT,這兩個含義完全不同。

對于 HID 設備來說還有 HID 描述符和 HID 報告描述符。

HID 描述符:描述設備數據包的固定代碼字節數組,包括設備支持多少個包,包有多大,以及包中每個字節和比特的含義。

HID 報告描述符:HID 報告描述符是一個硬編碼的字節數組,用于描述設備的數據包。這包括:設備支持多少數據包,數據包有多大,以及數據包中每個字節和位的用途。

下面來一一看看它們都怎么寫的。

設備描述符

cherryUSB 中封裝了宏來定義設備描述符:

07e72764-d236-11ee-a297-92fbcf53809c.png

詳細說說字段表示的意思:

07ee203c-d236-11ee-a297-92fbcf53809c.png

配置描述符

cherryUSB 中封裝了宏來定義配置描述符:

07f80f2a-d236-11ee-a297-92fbcf53809c.png

080624c0-d236-11ee-a297-92fbcf53809c.png

接口描述符

接口描述符是需要自己寫成數組的:

080fe8f2-d236-11ee-a297-92fbcf53809c.png

08198b28-d236-11ee-a297-92fbcf53809c.png

端點描述符

081d5668-d236-11ee-a297-92fbcf53809c.jpg

082135bc-d236-11ee-a297-92fbcf53809c.png

HID 描述符

08290fda-d236-11ee-a297-92fbcf53809c.png

082fe21a-d236-11ee-a297-92fbcf53809c.png

HID 報告描述符

083a0ede-d236-11ee-a297-92fbcf53809c.png

03設備的實現

在設備連接時設備端就需要向主機上報各種描述符,主機這時候就會識別到設備然后給 USB 設備分配端口(USB 協議基礎中的設備枚舉)。

連接完成后設備就可以通過 usbd_ep_start_write 函數(cherryUSB 提供的 API)向主機上報數據了。

084a2d78-d236-11ee-a297-92fbcf53809c.png

在主函數中調用它, 如下就實現了一個不斷向主機發送字母 a 的 usb 鍵盤設備。

08551c56-d236-11ee-a297-92fbcf53809c.png

為了能和真實的鍵盤對應上,這里特意使用矩陣鍵盤接上板子來讀取矩陣鍵盤的鍵值,將對應的鍵值轉換成對應的 hid 報告發送給電腦端。

08639baa-d236-11ee-a297-92fbcf53809c.png

硬件的接線順序如下:

087112da-d236-11ee-a297-92fbcf53809c.png

在矩陣鍵盤掃描的 task 里面循環掃描矩陣鍵盤,如果按鍵有按下直接轉換成對應的 hid 鍵值:

0874ecfc-d236-11ee-a297-92fbcf53809c.png

這些鍵值的定義可以在這里找到:

087c05dc-d236-11ee-a297-92fbcf53809c.png

在 usb 鍵盤的 task 里面則取接受消息,并把消息發松給 pc 端。

0892b52a-d236-11ee-a297-92fbcf53809c.png

04USB描述符的查看

Windows 下可以使用 usbview 來查看 usb 描述符信息,這有利于我們調試分析使用。

089a8818-d236-11ee-a297-92fbcf53809c.png

05USB協議調試軟件

usb 協議相對還是比較復雜的,任何的描述符寫錯了都可能導致設備沒辦法正常的工作。這時候好用的調試軟件就非常的重要了。

USBlyzer, WireShark 都是可以用來抓 USB 數據包進行分析的。

審核編輯:湯梓紅

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原文標題:【外設移植】USB鍵盤+M61開發板

文章出處:【微信號:安信可科技,微信公眾號:安信可科技】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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