USB转多路串口 - USB CDC设备枚举

先上参考资料：
ST社区的： <<USB CDC类入门培训.pdf>>
STM32 USB如何配置多个CDC设备
状态与枚举过程
CDC串口之从认识到认知

USB CDC 类基础

CDC(Communication Device Class)类是 USB2.0 标准下的一个子类，定义了通信相关设备的抽象集合。它与USB2.0标准以
及其下的子类的相互关系如下图所示:

CDC-PSTN之间的关系

USB2.0标准下定义了很多子类，有音频类，CDC类，HID类等，通信类CDC下面，又有一些子类，这里我们主要使用PSTN(Public Switched Telephone Network)。从 PSTN官方标准文档来看，PSTN子类是一个与电信相关的子类，而这里，我们只是将它作为一个普通的通信设备使用，并没有使用到它的一些电话特性。PSTN定义了三种模型:DLM(Direct Line Mode),ACM(Abstract Control Model)和 TCM(Telephone Control Model). 一般选择ACM模型，个人估计是该模型控制接口传输的高层指令支持比如设置、获取波特率，设置获取与通信相关的参数，与串口控制，数据传输比较接近。
USB转串口，根据设备类型主要分为USB VCP串口、USB转CDC串口、HID转串口。USB HID从Win2000版本起内置驱动，是真正意义上的免驱，CDC串口驱动从Win10系统版本才开始内置，因CDC协议的用途定位，串口功能较其他方式并不完整。VCP串口驱动只需安装一次也可以联网自动安装，且有部分操作系统会内置厂商VCP驱动。根据实际使用情况，做了下对比汇总：

CDC_HID_VCP类对比

基于CDC-ACM协议开发纯USB传输应用还是十分方便的，工程师只需要关注USB设备本身的开发工作，驱动软件甚至是应用软件均不用开发。
VCP串口主要是指使用厂商专用USB转串口驱动和通信协议实现的串口，该方式也最接近16C450/16C550等原生串口。HID转串口USB传输速度没有CDC和VCP快，不适合较高波特率通讯，且不兼容串口应用软件。

USB设备、接口、端点描述符

USB 协议已规定好支持的设备，主机系统中也准备好了许多对应设备的驱动程序。USB 设备第一次连接到主机时, 主机要知道是哪一类的USB设备才能指派对应的驱动。要知道占用多少资源、使用了哪些传输方式以及传输的数据量等，才能真正开始工作。这些信息是通过存储在设备中的USB描述符来体现的。
一个USB设备只有一个设备描述符，设备描述符里面定义了该设备有多少种配置，每种配置有对应的配置描述符；而在配置描述符中又定义了该配置里面有多少个接口，每个接口有对应的接口描述符；在接口描述符里面又定义了该接口有多少个端点，每个端点对应一个端点描述符；端点描述符定义了端点的大小，类型等等。由此我们可以看出，USB的描述符之间的关系是一层一层的，最上一层是设备描述符，下面是配置描述符，再下面是接口描述符，再下面是端点描述符。在获取描述符时，先获取设备描述符，然后再获取配置描述符，根据配置描述符中的配置集合长度，一次将配置描述符、接口描述符、端点描述符一起一次读回。其中可能还会有获取设备序列号，厂商字符串，产品字符串等。详细关系如下图所示：

描述符层级关系

这些描述符是以字节流的形式传输的，所以软件代码里一般是用数组或者结构体封装。根据协议，主机有询问设备描述和配置描述符的SETUP指令，接口和端点的描述符都包含在配置描述符里。标准的设备描述符如下：

Offset	Field	Size	Value	Description
0	bLength	1	Number	以字节为单位的描述符大小
1	bDescriptorType	1	Constant	设备描述符类型
2	bcdUSB	2	BCD	USB规范版本号
4	bDeviceClass	1	Class	类码
5	bDeviceSubClass	1	SubClass	子类码
6	bDeviceProtocol	1	Protocol	协议码
7	bMaxPacketSize0	1	Number	端点0的最大包大小
8	idVendor	2	ID	厂商ID
10	idProduct	2	ID	产品ID
12	bcdDevice	2	BCD	设备版本号
14	iManufacturer	1	Index	制造商字符串描述符索引
15	iProduct	1	Index	产品的字符串描述符索引
16	iSerialNumber	1	Index	设备序列号的字符串描述符索引
17	bNumConfigurations	1	Number	可能的配置数目

第1个是描述符长度，以字节为单位