CH32F103C8T6的USB开发（一）

一、背景

项目用到单片机采集模拟量数据，原先使用USB转串口，速度嫌慢，还要转串口芯片，电脑还要安装驱动，现更改为采用USB的HID类来传输。

二、单片机选型

STM32F103的USB接口简单易用，且有STM32CubeMx代码生成器，非常方便，可惜芯片越来越贵。本次转用国产替代品沁恒CH32F103C8T6，价格比51还便宜，这家做USB多年，值得尝试。

三、开发过程

（一）阅读相关资料：

1. 关于CH32F103与STM32F103在USB接口上的差异与使用

https://blog.csdn.net/CAImoontion/article/details/112565011

2.USB HID报告描述符教程

https://zhuanlan.zhihu.com/p/27568561

（二）硬件准备

沁恒原厂开发板。USB接口方面有USBHD和USBD两种，均是从芯片引脚直接引出到TYPE-C的USB座，没有任何上拉、下拉电阻。

（三）编程

1. 学习沁恒官方开发包自带的USB例程。里面没有HID相关示例。将自带的一个示例下载到板子后，电脑并没有识别出硬件，看了一下代码说明，可能需要安装相关驱动，并使用特定上位机程序才可以通信。放弃此示例。

2. 参看《关于CH32F103与STM32F103在USB接口上的差异与使用》一文，此芯片的USBD与STM32的USBD寄存器等完全兼容，于是想到，用STM32的现有成熟代码编好程序，再移植过来。

（1）使用STM32CubeMx，设置时钟树，确保USB时钟为48M，选择usb中间库，配置相关参数，生成代码。

（2）安装官方提供的器件描述文件，打开上一步骤生成的KEIL工程，在配置中更改芯片型号，添加flash算法文件，更改调试为DAP方式。

（3）设置官方DAP调试下载器。将TX和RX引脚短路，插入USB接口，蓝灯常亮，表示进入ARM模式。

（4）下载程序成功。但没有成功，电脑没有反应，未检测到USB设备。

（5）反复排查，阅读官方快速应用手册，得知：虽然此芯片内置上下拉电阻，但是上电默认是没打开的，估计这是为了彻底兼容STM32。按手册上的说法，要设置新增的寄存器。经查询，参考官方其它例程，在main函数前方代码中加入：

typedef struct
{
  __IO uint32_t EXTEN_CTR;
} EXTEN_TypeDef;
#define EXTEN_BASE  ((uint32_t)0x40023800)
#define EXTEN        ((EXTEN_TypeDef *) EXTEN_BASE)
#define  EXTEN_USBD_PU_EN    ((uint32_t)0x00000002) 

在main函数中初始化USB设备后，加入

(EXTEN->EXTEN_CTR) |= EXTEN_USBD_PU_EN;

这样就使能了内部电阻。

（6）下载程序，电脑可以发现设备，但认为是鼠标。正常，因为CUBEMx里面配置的是鼠标，需要改各种描述符。

（7）利用HID描述符生成软件DT.exe，生成joystick类型的报告描述符，仅保留油门，删除里面不需要的usage_page，只保留1个就行。

USAGE_PAGE (Generic Desktop)    05 01
LOGICAL_MINIMUM (0)    15 00
USAGE (Joystick)    09 04
COLLECTION (Application)    A1 01
  USAGE_PAGE (Simulation Controls)    05 02
  USAGE (Throttle)    09 BB
  LOGICAL_MINIMUM (0)    15 00
  LOGICAL_MAXIMUM (255)    26 FF 00
  REPORT_SIZE (8)    75 08
  REPORT_COUNT (8)    95 08
  INPUT (Data,Var,Abs)    81 02
END_COLLECTION    C0

(8)将上述数据填入HID_MOUSE_ReportDesc，删掉原来的数据，得到

__ALIGN_BEGIN static uint8_t HID_MOUSE_ReportDesc[HID_MOUSE_REPORT_DESC_SIZE]  __ALIGN_END =
{
  0x05,   0x01,
  0x15,   0x00,
  0x09,   0x04,

  0xA1,   0x01,
  0x05,   0x02,
  0x09,   0xBB,
  0x15,   0x00,
  0x26,   0xFF,  0x00,
  0x75,   0x08,
  0x95,   0x08,
  0x81,   0x02,
  0xC0
}; 

编译下载，电脑可以识别，但是属性框里显示“报告描述符中找到未知项目”，说明报告描述符有问题。但仔细观察第（7）步数据，没发现问题。

联系代码上下文，发现上述数组中 HID_MOUSE_REPORT_DESC_SIZE 应该修改，否则还是之前自动生成前的数组大小，找到后修改为当前数组大小，编译下载，电脑识别成功，在【控制面板】>【设备和打印机】中找到设备，右键菜单中点击游戏控制器设置，点击属性，可以看到测试页，有油门的数据条。

（9）在单片机中继续编程，输出数据。在上位机中利用前面获取罗技方向盘的代码模块，获取应用数据。

四、后记

整个过程耗时一天，应该说还是挺顺利的。不过本次USBHD的功能没有得到测试，这个就不能通过STM32CUBEMx的方式来编程了，只能使用官方提供的函数库，这个要留待后面测试。