STM32 USB虚拟串口

串口调试在项目中被使用越来越多，串口资源的紧缺也变的尤为突出。很多本本人群，更是深有体会，不准备一个USB转串口工具就没办法进行开发。本章节来简单概述STM32低端芯片上的USB虚拟串口的移植。在官方DEMO中已经提供了现成的程序，这里对修改方法做简单说明。

官方demo及驱动程序，我存放在百度盘：

http://pan.baidu.com/s/1hq3moE4

首先打开官方demo我们开始进行移植，第一步复制我们可用的文件，操作如下：

Projects\Virtual_COM_Port文件夹下，复制红线部分

图1

图2

我为了方便演示统放在usb/src文件夹下：

图3

现在复制USB的库文件，这些文件不需要我们修改：

图4

上图中的文件统一放在usb/lib文件夹下：

图5

好了现在所需要的文件我们以复制完了。这里先讲一下DEMO程序的主要工作流程：

图6

由上图可知，PC通过虚拟串口发送数据到STM32 usb口，STM32再通过usart1发送数据到PC串口。我们做项目时，只用USB虚拟串口即可。所以我们现在需要把串口发送部分删除。把USB做为一个COM口来使用。我们要如何使用这个USB口呢？demo中是把USB发送数据做了一个缓存，先把要发送的数据存入缓存中，然后由USB自动发送出去。而接收部分是直接通过串口透传。我们在应用时就需要用到两个FIFO，1是发送，这个和demo方式是样；2是接收，接收也做一个缓存，我们通过查询来判断是否收到新数据。这下大家应该明白为什么使用两个FIFO了。 我这里有写好的FIFO库函数可直接使用Queue.c文件。

现在开始修改：

1，stm32_it.c 更名为usb_it.c删除无用代码，只保留usb中断函数，和唤醒函数。代码如下：

代码1

 /* Includes ------------------------------------------------------------------*/
 #include "hw_config.h"
 #include "usb_lib.h"
 #include "usb_istr.h"

 /*******************************************************************************
 * Function Name  : USB_IRQHandler
 * Description    : This function handles USB Low Priority interrupts
 *                  requests.
 * Input          : None
 * Output         : None
 * Return         : None
 *******************************************************************************/
 #if defined(STM32L1XX_MD) || defined(STM32L1XX_HD)|| defined(STM32L1XX_MD_PLUS)|| defined (STM32F37X)
 void USB_LP_IRQHandler(void)
 #else
 void USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler(void)
 #endif
 {
   USB_Istr();
 }

 /*******************************************************************************
 * Function Name  : USB_FS_WKUP_IRQHandler
 * Description    : This function handles USB WakeUp interrupt request.
 * Input          : None
 * Output         : None
 * Return         : None
 *******************************************************************************/

 #if defined(STM32L1XX_MD) || defined(STM32L1XX_HD)|| defined(STM32L1XX_MD_PLUS)
 void USB_FS_WKUP_IRQHandler(void)
 #else
 void USBWakeUp_IRQHandler(void)
 #endif
 {
   EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line18);
 }

2，修改代码hw_config.c删除无用代码，新建立2组，读FIFO和写FIFO的函数。后面会用到。

代码如下：

代码2

 /* Includes ------------------------------------------------------------------*/

 #include "usb_lib.h"
 #include "usb_prop.h"
 #include "usb_desc.h"
 #include "hw_config.h"
 #include "usb_pwr.h"
 #include "Queue.h"

 /* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
 /* Private define ------------------------------------------------------------*/
 /* Private macro -------------------------------------------------------------*/
 /* Private variables ---------------------------------------------------------*/
 ErrorStatus HSEStartUpStatus;
 USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
 EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;

 #define USB_COM_RX_BUF_SIZE         (1024 + 256)
 #define USB_COM_TX_BUF_SIZE         (1024 + 256)

 static QUEUE8_t m_QueueUsbComRx         = {};
 static QUEUE8_t m_QueueUsbComTx         = {};
 static uint8_t  m_UsbComRxBuf[USB_COM_RX_BUF_SIZE]      = {};
 static uint8_t  m_UsbComTxBuf[USB_COM_TX_BUF_SIZE]      = {};   

 static void IntToUnicode (uint32_t value , uint8_t *pbuf , uint8_t len);
 /* Extern variables ----------------------------------------------------------*/

 extern LINE_CODING linecoding;

 /* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
 /* Private functions ---------------------------------------------------------*/
 /*******************************************************************************
 * Function Name  : Set_System
 * Description    : Configures Main system clocks & power
 * Input          : None.
 * Return         : None.
 *******************************************************************************/
 void Set_System(void)
 {
   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

   QUEUE_PacketCreate(&m_QueueUsbComRx, m_UsbComRxBuf, sizeof(m_UsbComRxBuf));
   QUEUE_PacketCreate(&m_QueueUsbComTx, m_UsbComTxBuf, sizeof(m_UsbComTxBuf));

   /* Enable USB_DISCONNECT GPIO clock */
   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIO_DISCONNECT, ENABLE);

   /* Configure USB pull-up pin */
   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = USB_DISCONNECT_PIN;
   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
   GPIO_Init(USB_DISCONNECT, &GPIO_InitStructure);

   /* Configure the EXTI line 18 connected internally to the USB IP */
   EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line18);
   EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line18;
   EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;
   EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
   EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);

 }

 /*******************************************************************************
 * Function Name  : Set_USBClock
 * Description    : Configures USB Clock input (48MHz)
 * Input          : None.
 * Return         : None.
 *******************************************************************************/
 void Set_USBClock(void)
 {
   /* Select USBCLK source */
   RCC_USBCLKConfig(RCC_USBCLKSource_PLLCLK_1Div5);

   /* Enable the USB clock */
   RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USB, ENABLE);
 }

 /*******************************************************************************
 * Function Name  : Enter_LowPowerMode
 * Description    : Power-off system clocks and power while entering suspend mode
 * Input          : None.
 * Return         : None.
 *******************************************************************************/
 void Enter_LowPowerMode(void)
 {
   /* Set the device state to suspend */
   bDeviceState = SUSPENDED;
 }

 /*******************************************************************************
 * Function Name  : Leave_LowPowerMode
 * Description    : Restores system clocks and power while exiting suspend mode
 * Input          : None.
 * Return         : None.
 *******************************************************************************/
 void Leave_LowPowerMode(void)
 {
   DEVICE_INFO *pInfo = &Device_Info;

   /* Set the device state to the correct state */
   if (pInfo->Current_Configuration != )
   {
     /* Device configured */
     bDeviceState = CONFIGURED;
   }
   else
   {
     bDeviceState = ATTACHED;
   }
   /*Enable SystemCoreClock*/
 //  SystemInit();
 }

 /*******************************************************************************
 * Function Name  : USB_Interrupts_Config
 * Description    : Configures the USB interrupts
 * Input          : None.
 * Return         : None.
 *******************************************************************************/
 void USB_Interrupts_Config(void)
 {
   NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; 

   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USB_LP_CAN1_RX0_IRQn;
   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = ;
   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = ;
   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
   NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

     /* Enable the USB Wake-up interrupt */
   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USBWakeUp_IRQn;
   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = ;
   NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
 }

 /*******************************************************************************
 * Function Name  : USB_Cable_Config
 * Description    : Software Connection/Disconnection of USB Cable
 * Input          : None.
 * Return         : Status
 *******************************************************************************/
 void USB_Cable_Config (FunctionalState NewState)
 {
   if (NewState == DISABLE)
   {
     GPIO_ResetBits(USB_DISCONNECT, USB_DISCONNECT_PIN);
   }
   else
   {
     GPIO_SetBits(USB_DISCONNECT, USB_DISCONNECT_PIN);
   }
 }

 /*******************************************************************************
 * Function Name : void USB_Config(void)
 * Description   : USB系统初始化
 * Input         :
 * Output        :
 * Other         :
 * Date          : 2014.11.28
 *******************************************************************************/
 void USB_Config(void)
 {
     Set_System();

     Set_USBClock();

     USB_Interrupts_Config();

     USB_Init();
 }

 /*******************************************************************************
 * Function Name : uint32_t USB_RxRead(uint8_t *buffter, uint32_t buffterSize)
 * Description   : 从USB接收缓存中读数据
 * Input         :
 * Output        :
 * Other         :
 * Date          : 2014.11.28
 *******************************************************************************/
 uint32_t USB_RxRead(uint8_t *buffter, uint32_t buffterSize)
 {
     return QUEUE_PacketOut(&m_QueueUsbComRx, buffter, buffterSize);
 }
 /*******************************************************************************
 * Function Name : uint32_t USB_RxWrite(uint8_t *buffter, uint32_t writeLen)
 * Description   : 写数据到USB接收缓存中
 * Input         :
 * Output        :
 * Other         :
 * Date          : 2014.11.28
 *******************************************************************************/
 uint32_t USB_RxWrite(uint8_t *buffter, uint32_t writeLen)
 {
     return QUEUE_PacketIn(&m_QueueUsbComRx, buffter, writeLen);
 }
 /*******************************************************************************
 * Function Name : uint32_t USB_TxRead(uint8_t *buffter, uint32_t buffterSize)
 * Description   : 从USB发送缓存中读数据
 * Input         :
 * Output        :
 * Other         :
 * Date          : 2014.11.28
 *******************************************************************************/
 uint32_t USB_TxRead(uint8_t *buffter, uint32_t buffterSize)
 {
     return QUEUE_PacketOut(&m_QueueUsbComTx, buffter, buffterSize);;
 }
 /*******************************************************************************
 * Function Name : uint32_t USB_TxWrite(uint8_t *buffter, uint32_t writeLen)
 * Description   : 写数据到USB发送缓存中
 * Input         :
 * Output        :
 * Other         :
 * Date          : 2014.11.28
 *******************************************************************************/
 uint32_t USB_TxWrite(uint8_t *buffter, uint32_t writeLen)
 {
     return QUEUE_PacketIn(&m_QueueUsbComTx, buffter, writeLen);
 }

 /*******************************************************************************
 * Function Name  : Get_SerialNum.
 * Description    : Create the serial number string descriptor.
 * Input          : None.
 * Output         : None.
 * Return         : None.
 *******************************************************************************/
 void Get_SerialNum(void)
 {
   uint32_t Device_Serial0, Device_Serial1, Device_Serial2;

   Device_Serial0 = *(uint32_t*)ID1;
   Device_Serial1 = *(uint32_t*)ID2;
   Device_Serial2 = *(uint32_t*)ID3;  

   Device_Serial0 += Device_Serial2;

   if (Device_Serial0 != )
   {
     IntToUnicode (Device_Serial0, &Virtual_Com_Port_StringSerial[] , );
     IntToUnicode (Device_Serial1, &Virtual_Com_Port_StringSerial[], );
   }
 }

 /*******************************************************************************
 * Function Name  : HexToChar.
 * Description    : Convert Hex 32Bits value into char.
 * Input          : None.
 * Output         : None.
 * Return         : None.
 *******************************************************************************/
 static void IntToUnicode (uint32_t value , uint8_t *pbuf , uint8_t len)
 {
   uint8_t idx = ;

   for( idx =  ; idx < len ; idx ++)
   {
     if( ((value >> )) < 0xA )
     {
       pbuf[ * idx] = (value >> ) + '';
     }
     else
     {
       pbuf[* idx] = (value >> ) + 'A' - ;
     }

     value = value << ;

     pbuf[ * idx + ] = ;
   }
 }

 /************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/

这里要讲一下为什么要屏蔽SystemInit()，因为demo只运行虚拟串口功能，在USB未插入的情况下，是进入低功耗状态，插入时从低功耗状态退出后会调用此函数。当然我们在项目中一般不会这样，系统是否运行和插USB接口没有联系。所以我在下文中把进入低功耗代码屏蔽了，自然也就不用唤醒代码了。

图7

关于USB口使能控制引脚，需要根据开发板的引脚定义来修改宏定义platform_config.h文件中，笔者使用的是神舟3号开发板，控制信号刚好和demo相反，所以修改hw_config.c代码如下：

代码3

 /*******************************************************************************
 * Function Name  : USB_Cable_Config
 * Description    : Software Connection/Disconnection of USB Cable
 * Input          : None.
 * Return         : Status
 *******************************************************************************/
 void USB_Cable_Config (FunctionalState NewState)
 {
   if (NewState == DISABLE)
   {
     GPIO_ResetBits(USB_DISCONNECT, USB_DISCONNECT_PIN);
   }
   else
   {
     GPIO_SetBits(USB_DISCONNECT, USB_DISCONNECT_PIN);
   }
 }

3，现在修改USB 回调函数中的代码usb_endp.c文件。使用下文代码替换：

代码4

 /* Includes ------------------------------------------------------------------*/
 #include "usb_lib.h"
 #include "usb_desc.h"
 #include "usb_mem.h"
 #include "hw_config.h"
 #include "usb_istr.h"
 #include "usb_pwr.h"

 /* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
 /* Private define ------------------------------------------------------------*/

 /* Interval between sending IN packets in frame number (1 frame = 1ms) */
 #define VCOMPORT_IN_FRAME_INTERVAL             5

 /* Private macro -------------------------------------------------------------*/
 /* Private variables ---------------------------------------------------------*/
 static uint8_t txBuffter[VIRTUAL_COM_PORT_DATA_SIZE] = {};
 static volatile uint8_t txFlg = ;
 static volatile uint32_t FrameCount = ;

 /* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
 /* Private functions ---------------------------------------------------------*/

 /*******************************************************************************
 * Function Name  : EP1_IN_Callback
 * Description    :
 * Input          : None.
 * Output         : None.
 * Return         : None.
 *******************************************************************************/
 void EP1_IN_Callback (void)
 {
     uint16_t len = ;

     if ( == txFlg)
     {
         len = USB_TxRead(txBuffter, sizeof(txBuffter));

         if (len > )
         {
             UserToPMABufferCopy(txBuffter, ENDP1_TXADDR, len);
             SetEPTxCount(ENDP1, len);
             SetEPTxValid(ENDP1);
             FrameCount = ;
         }
         else
         {
             txFlg = ;
         }
     }
 }

 /*******************************************************************************
 * Function Name  : EP3_OUT_Callback
 * Description    :
 * Input          : None.
 * Output         : None.
 * Return         : None.
 *******************************************************************************/
 void EP3_OUT_Callback(void)
 {
   static uint8_t buffter[VIRTUAL_COM_PORT_DATA_SIZE] = {};

   uint16_t USB_Rx_Cnt;

   /* Get the received data buffer and update the counter */
   USB_Rx_Cnt = USB_SIL_Read(EP3_OUT, buffter);

   /* USB data will be immediately processed, this allow next USB traffic being
   NAKed till the end of the USART Xfer */
   USB_RxWrite(buffter, USB_Rx_Cnt);

   /* Enable the receive of data on EP3 */
   SetEPRxValid(ENDP3);

 }

 /*******************************************************************************
 * Function Name  : SOF_Callback / INTR_SOFINTR_Callback
 * Description    :
 * Input          : None.
 * Output         : None.
 * Return         : None.
 *******************************************************************************/
 void SOF_Callback(void)
 {
     uint16_t len = ;

     if(bDeviceState == CONFIGURED)
     {
         if ( == txFlg)
         {
             if (FrameCount++ == VCOMPORT_IN_FRAME_INTERVAL)
             {
                 /* Reset the frame counter */
                 FrameCount = ;

                 /* Check the data to be sent through IN pipe */
                 len = USB_TxRead(txBuffter, sizeof(txBuffter));

                 if (len > )
                 {
                     UserToPMABufferCopy(txBuffter, ENDP1_TXADDR, len);
                     SetEPTxCount(ENDP1, len);
                     SetEPTxValid(ENDP1);

                     txFlg = ;
                 }
             }
         }
     }
 }
 /************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/

这里讲下大概意思，函数EP3_OUT_Callback是在USB口收到数据后，将数据存入FIFO中。

函数SOF_Callback定时查询用户是否有要发送的数据，如果有则进行发送，在发送完成后会触发发送中断EP1_IN_Callback函数，如果发送完毕就不调用SetEPTxValid(ENDP1)函数，发送完成后就不会再触发EP1_IN_Callback函数。

4，修改usb_pwr.c在前文中说到：不让系统进入休眠状态，这里屏蔽185行 __WFI();

5，修改usb_prop.c屏蔽COM初始化代码。137行USART_Config_Default(); 237行USART_Config();

6，修改usb_desc.c 这里修改需要参考一些USB专业的书籍，推荐全圈圈的书，讲的通俗易懂。关于本程序的驱动，笔者在win7下测试可以自动安装，如果无法自动安装可使用文章开始的链接中的驱动程序。本文件如果修改需谨慎，其中pid,vid是制造商ID和产品编号，如果修改了那驱动也要对应修改，官方驱动就无法自动进行安装了。

到这里移植就差不多完成了，下面进行测试。由于USB虚拟串口不受波特率限制，所以笔者进行过50k/s的压力测试，运行半小时未丢1个字节。

移植好的工程STM32_UsbVirtualCom.rar也一起存放在上文章开始的链接中。