CubeMX+FreeRTOS下的USB通信配置

原创已于 2025-11-13 22:17:06 修改 · 1k 阅读

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#stm32 #单片机 #c语言

于 2025-11-13 22:16:44 首次发布

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前置说明

开发环境：CubeMX+CLion，Windows
工具链：CMake + Ninja + arm-none-eabi-gcc + JLink
芯片选择：STM32F103CB（T6）
外部晶振：16Hz
串口通讯软件：ComTool

(1).CubeMX相关配置

在CubeMX中打开项目，进入Pin&Configuration
- 打开System Core选项，选中RCC子项，将HSE配置为Crystal/Ceramic Resonator
  - RCC全称Reset and Clock Control（复位和时钟控制）
  - 高速外部时钟（HSE）:由外部晶体（Crystal）或陶瓷谐振器（Ceramic Resonator）产生的时钟信号，需要在单片机外部引脚连接对应的元件。
  - “Crystal/Ceramic Resonator” 设置的含义：
    选择外部晶体 / 陶瓷谐振器作为 HSE 的时钟源
- 打开Connectivity选项，选中USB子选项，勾选USB Device (FS)选项
  - 此举的意图在于，明确将 STM32 配置为USB设备端。即，它是被主机（如电脑）识别和控制的 “外设”，而非主动控制其他设备的 “主机”。（FS）代表fullspeed
  - 当你勾选 “USB Device (FS)” 后，STM32CubeMX 会自动完成以下配置并生成代码：
    1. 配置 USB 外设的时钟（确保 USB 模块能正常工作）；
    2. 配置 USB 的硬件引脚（如 D+、D - 引脚的电气特性）；
    3. 初始化 USB 设备栈（如端点、描述符、通信协议等）；
    4. 生成底层驱动代码（如usbd_core.c、usbd_desc.c等），让开发者可基于此快速实现 USB 设备功能（如自定义设备类、数据收发）。
- 打开Middleware and Software Packs，选中USB_DEVICE子选项，进入配置页，将Class For FS IP选项更换为Communication Device Class (Virtual Port Com)
  - “Class For FS IP” 的意思是：为 STM32 的 “全速 USB 硬件模块” 选择具体的 USB 设备类。
  - 不同的设备类对应不同的功能场景，例如：
    1. 选 “Communication Device Class (Virtual Port Com)”（通信设备类），则 STM32 可模拟USB 虚拟串口；
    2. 选 “Mass Storage Class”（大容量存储类），则可模拟U 盘；
    3. 选 “HID Class”（人机接口类），则可模拟键盘、鼠标等外设。
- 设置PA15引脚为输出，并且输出高电平（依个人情况调整）
  - 根据USB2.0硬件规范，全速设备需要在D+线上使用1.5K电阻上拉，STM32F103CB使用的USB ip核没有内部集成这个1.5K上拉电阻，需要外接，我们板上是使用PA15控制外接1.5K电阻上拉的，所以PA15需要先输出高电平，激活这个1.5K上拉电阻，主机才能识别到这个USB全速设备
进入Clock Configuration，按需配置时钟树
关注图片中指定的两个数据。这里由于我的外部晶振是16Hz，因此需要配置HSE为16。而USB的48Hz是行业标准。

可以借助CubuMX的智能“冲突调整”功能。
3. 生成代码（点击右上角），导入CLion

(2).串口任务生成

参考上一篇博客，可以用CubeMX生成供调度的Task。我们生成一个不断向主机发送“hello”的通信程序，这里直接展示代码：

//在main.c的主循环中：
SerialTaskHandle = osThreadNew(StartSerialTask, NULL, &SerialTask_attributes);

void StartSerialTask(void *argument)
{
  char msg[] = "Hello from STM32 via USB!\r\n";
  uint32_t counter = 0;
  char buffer[64];

  for(;;)
  {
    // 方法1：发送固定消息
    CDC_Transmit_FS((uint8_t*)msg, strlen(msg));

    // 方法2：发送带计数器的消息
    sprintf(buffer, "Message count: %lu\r\n", counter++);
    CDC_Transmit_FS((uint8_t*)buffer, strlen(buffer));

    osDelay(1000); // 每秒发送一次
  }
}