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2019年07月31日 | STM32 之六 USB IP（USB模块）、官方驱动版本详解

2019-07-31 来源：eefocus

模块分类

在 STM32 众多系列的 MCU 中，USB模块并不是相同的，官方称呼为USB IP 不同。总的来说可以分文两大类：USB IP、OTG IP。这两种 IP又可以进行更进一步的细分，如下图：

USB IP

上图中罗列的芯片并不是很全面，某些新系列的芯片可能与上图有出入。各IP的主要区别如下：

USB IP：

仅可作为全速或低速的USB设备；

符合USB2.0中的全速规范

可用资源：8个双向可配置端点

512字节的专用数据包缓冲存储器SRAM

CRC(循环冗余校验)生成/校验，反向不归零(NRZI)编码/解码和位填充

支持四种传输类型：对于bulk和同步传输，还支持double buffer模式；使得一个buffer用于USB硬件和PC

交换数据的同时，另外一个buffer可被MCU使用

支持USB设备的挂起和唤醒操作（写控制寄存器），从而停止设备时钟，以进入低功耗模式

USB

F102/103中的USB和CAN共享512字节的专用SRAM来进行数据收发操作，因此两个IP不能同时使用

USB+ IP：是针对USB IP的扩展版本，同样仅可作为全速或低速的USB设备，但是ST针对这部分的USB模块进行了扩展，例如添加了USB低功耗管理等。除了以上USB IP特性外，还有如下：

1024字节的专用数据包缓冲存储器SRAM

同步传输支持

USB 2.0 Link电源管理支持

电池充电规范修订版1.2支持

USB连接/断开功能（USB_DP线上可控嵌入式上拉电阻）

USB+

FS OTG IP：可作为全速和低速USB主机；可作为全速USB设备

USBFS

HS OTG IP：可作为高速、全速和低速USB主机；可作为高速和全速USB设备

USB HS

无论以上哪种 IP，其全部符合USB 2.0规范。

Packet buffer的使用

Packet buffer存在于USB IP和USB+ IP中（在 OTG IP中称为FIFO），其用法是一致的。每个双向端点对应两个packet buffer，分别用于发送和接收。软件通过packet buffer interface来访问它们。

这些packet buffer的位置和大小都可配置，由***buffer描述表***指定，Buffer描述表本身也在这块memory里，它自己的地址是由USB_BTABLE寄存器指定的。Table里每个entry由4个半字组成（分别表示双向EP的接收packet和发送packet的位置和大小）因此***该table的位置本身必须以8字节对齐***，即USB_BTABLE的低三位全部为0。

USB外设硬件不会把本EP的数据溢出到与其相邻的其他packet 如果收到的数据多于buffer的长度，则只把前length个数据放到该EP对应的Packet buffer中。

在ST给出的驱动中，各端点的初始化情况如下：

Packet buffer

硬件发送缓冲区

在初始化时设定各个EP硬件发送缓冲区的起始地址 @ADDRn_TX@硬件缓冲描述表

在准备好要发送的数据后，设置发送长度@COUNTn_TX@硬件缓冲描述表

硬件接收缓冲区

在初始化时设定各个EP硬件接收缓冲区的起始地址 @ADDRn_RX@硬件缓冲描述表

在初始化时设定各个EP硬件接收缓冲区的长度 @COUNTn_RX的高位@硬件缓冲描述表，以允许接收缓冲区的溢出检测；一般都是接收EP的最大包长

在收到数据并产生ISR中，从硬件接收缓存读取数据之前先要看收到了多少数据（实际收到的数据不一定填满接收缓存的）

FIFO的使用

存在于 OTG IP中。使用相对来说要复杂不少。

驱动程序

在实际使用中，发现USB驱动有许多bug，需要特殊注意！关于这部分请参考针对USB部分的独立博文。无论是标准外设库版还是HAL库版，ST官方有针对各BUG的独立说明文档，这个在做具体移植时需要特殊注意。

标准外设库版（官方培训文档称为 Legacy library ）

针对不同的芯片有不同的独立版本驱动（主要是USB IP是有区别的）。目前有如下几个：

STSW-STM32046：主要是针对STM32F105/7, STM32F2 and STM32F4 USB on-the-go Host and device library，对应的说明文档为UM1021。下载地址为 https://www.st.com/content/st_com/en/products/embedded-software/mcus-embedded-software/stm32-embedded-software/stm32-standard-peripheral-library-expansion/stsw-stm32046.html ，该版本的驱动最新版本为 2.2.1 。

实现的设备例程：AUDIO、DFU、HID、MSC、VCP、Dual Core（FS IP和HS IP同时工作，分别实现MSC和HID设备）

实现的主机例程：MSC、HID、Dual Core（FS IP和HS IP同时工作，分别实现MSC和HID主机功能）

实现的双角色例程：DRD（根据插入电缆的不同，分别作MSC主机和MSC设备功能）

STSW-STM32121：主要是针对STM32F10x, STM32L1xx and STM32F3xx USB full speed device library，对应的说明文档为UM0424。

下载地址为 https://www.st.com/content/st_com/en/products/embedded-software/mcus-embedded-software/stm32-embedded-software/stm32-standard-peripheral-library-expansion/stsw-stm32121.html ，该版本的驱动最新版本为 4.1.0 。

实现的例程（只能是Device）：Audio_Speaker、DFU、MSC、Joystick、Custom_HID、VCP、MSC+HID 复合设备

STSW-STM32092：主要是针对STM32F0x2xx USB FS device library，对应的说明为UM1717。下载地址为 https://www.st.com/content/st_com/en/products/embedded-software/mcus-embedded-software/stm32-embedded-software/stm32-standard-peripheral-library-expansion/stsw-stm32092.html，该版本驱动的最新版本为 1.0.0 。这里需要注意，该驱动是针对STM32F0x2xx的，但是可以非常方便的移植到STM32F0xx系列得MCU中。需要根据具体芯片的时钟，修改驱动的usb_conf.h和usb_bsp.c。关于具体的移植可参考网友的该文章USB库STM32F0x2移植到STM32F070笔记

实现的例程（只能是Device）：Audio_Speaker、CCID、MSC、Custom_HID、HID、HID_LPM_test、DFU、Virtual_COM_Port、CDC+HID复合设备、MSC+HID复合设备

该版本的驱动不但可以非常方便的与之前的标准外设库一同使用，而且可以非常方便的与 HAL 库一起使用。博文STM32之标准外设版USB驱动+MSC(Host)+Fatfs移植就是使用的HAL外设库+标准外设库版的USB驱动的移植。使用标准外设库版版USB库的主要原因是，该版本的USB库经过多年验证，相对稳定！而在使用HAL版USB库时，发现了许多BUG。

以上这些驱动在ST官网一次次改版之后，已经非常难找到！我记得在之前都不需要登陆就可以下载，现在还必须登陆才可以下载！

HAL库版（官方培训文档称为 Cube library ）

从目前的情况来看，ST已经彻底放弃了之前用了很久的标准外设库，全面转投 STM32CubeTM。在驱动程序方面，标准外设库也基本不再维护更新！

STM32CubeTM系列的驱动相比较标准外设库来说更将全面，同样USB驱动也比标准外设库更加全面。这部分驱动一般很少手动来移植处理，直接使用STM32CubeMX工具来处理。

不同芯片的USB驱动均包含在针对各芯片的独立Cube驱动包中。其中的USB驱动或多好少回有点区别，也可能没有区别。具体可直接查看Cube驱动包的驱动说明。总结一下：

CubeUSB

上图由于比较早，其中部分芯片没有列出。

配套工具

ST为开发者提供了一些常用的工具，具体如下：

PC端VCP驱动（STSW-STM32102）： http://www.st.com/web/catalog/tools/FM147/CL1794/SC961/SS1533/PF257938

DFU PC端程序（STSW-STM32080）： http://www.st.com/web/catalog/tools/FM147/CL1794/SC961/SS1533/PF257916

HID PC端程序（STSW-STM32084）： http://www.st.com/web/catalog/tools/FM147/CL1794/SC961/SS1533/PF257920

参考

ST 的各种培训资料

STM32 USB IP 官方驱动

上一篇:关于使用VS Code开发stm32的一些感想

下一篇:Keil STM32 C++混合编程要点

1. 创立与早期发展

FUJIKURA公司成立于1885年，由藤仓善八先生创立，起初专注于发电机用的绢卷线制造。这一初创阶段为公司奠定了坚实的电线电缆制造基础。随着技术的不断积累，FUJIKURA逐渐扩展到更广泛的电气和电子领域，为公司的长期发展奠定了坚实的基础。

2. 技术创新与行业领导地位

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3. 全球化战略与市场拓展

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4. 企业文化与团队建设

FUJIKURA注重企业文化的建设和团队精神的培养。公司秉承“向客户提供价值”的企业理念，致力于为员工创造一个积极向上、团结协作的工作环境。通过定期的培训、团队建设活动等方式，FUJIKURA不断提升员工的综合素质和团队协作能力，为公司的持续发展提供了有力的人才保障。

5. 应对挑战与持续发展

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