STM32cubemx-USB虚拟串口

原创 已于 2022-05-02 15:55:28 修改 · 891 阅读 · 2 ·
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#stm32 #单片机 #arm

于 2022-05-02 15:30:32 首次发布
本文档详细介绍了如何启用USB设备，设置其类别，并进行48MHz时钟配置。此外，还涉及堆大小调整、相关头文件的包含以及通过发送数据进行功能验证的步骤。代码示例中展示了如何持续发送数据并使用HAL_Delay函数控制发送间隔。

1. 使能usb设备

在这里插入图片描述

2. 设置USB设备类别

在这里插入图片描述

3. 时钟配置-必须48MHZ

在这里插入图片描述

4. 设置堆大小-尽量大

在这里插入图片描述

5. 包含头文件

#include “usbd_cdc_if.h”
在这里插入图片描述

6. 随便发个数据试试

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STM32 -- USB虚拟串口通信
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<think>嗯，用户想了解STM32实现USB虚拟串口通信的方法和使用指南。我得好好整理一下相关知识。 用户提供的引用信息很有帮助。引用[1]提到STM32的广泛应用背景，引用[2]和[3]都提到了使用STM32CubeMX配置USB虚拟串口的便捷性，特别是引用[3]强调前期不需要完全掌握USB协议细节。引用[4]提到USB Host读写U盘的驱动问题，但用户主要关心的是设备模式下的虚拟串口，这部分可能不太相关。引用[5]则指出了数据包大小限制的关键问题。 用户的核心需求很明确：想知道具体实现方法和使用指南。我应该从工作原理开始解释，然后分步骤说明实现方法。硬件方面需要确认STM32芯片必须包含USB外设，软件部分重点介绍STM32CubeMX配置流程和代码生成。 注意到引用[5]提到的数据包大小限制是个重要细节，64字节是常见配置，这个坑一定要提醒用户。另外引用[3]建议直接参考正点原子的移植指南，这个实操建议值得采纳。 开发流程应该分步骤说明：环境准备、CubeMX配置、代码修改、驱动安装、通信测试。每个步骤都要给出具体要点，比如配置时钟时特别注意48MHz的USB时钟要求。 常见问题部分要包含驱动安装失败和数据包限制这两个高频痛点。最后生成的问题要覆盖开发障碍、协议细节、HID对比和调试技巧，这样用户后续探索更有方向。 整体结构要清晰：先讲原理再给步骤，最后注意事项。USB协议部分保持简洁，重点突出CubeMX的图形化配置优势，这样新手也能快速上手。 </think>以下是STM32实现USB虚拟串口通信的完整指南，整合了硬件配置、软件开发和常见问题解决方案： --- ### **一、USB虚拟串口工作原理** 1. **CDC/ACM协议** STM32通过USB设备控制器模拟成**通信设备类（CDC）**，子类为**抽象控制模型（ACM）**。上位机将其识别为串口设备（如`COM3`），实际数据传输通过USB协议完成。 2. **数据流路径** `应用层数据` → **USB端点缓冲区** → `USB物理传输` → **主机虚拟串口驱动** → `上位机串口助手` --- ### **二、实现步骤（基于STM32CubeMX+HAL库）** #### **1. 硬件准备** - 支持USB的STM32芯片（如F1/F4/F7系列） - USB接口连接：`DP`（PA12）、`DM`（PA11）引脚（以F1为例） #### **2. 软件配置** **步骤1：STM32CubeMX设置** ```mermaid graph TB A[创建新工程] --> B[选择芯片型号] B --> C[配置时钟树] C --> D[启用USB外设] D --> E[选择Device模式] E --> F[勾选CDC类] F --> G[配置端点] ``` - **关键配置项**： - USB模式：**Device (FS)** - Middleware → **USB_DEVICE** → Class：**Communication Device Class (Virtual Port Com)** - 端点配置（默认即可）： - `CDC_CMD_EP`：端点0（控制传输） - `CDC_IN_EP`/`CDC_OUT_EP`：端点1&2（批量传输） **步骤2：生成代码** - 生成IDE工程（Keil/IAR等），保留默认USB中断优先级 #### **3. 代码移植与开发** - **核心回调函数**（在`usbd_cdc_if.c`中实现）： ```c // 数据接收回调 static int8_t CDC_Receive_FS(uint8_t* Buf, uint32_t Len) { USBD_CDC_SetRxBuffer(&hUsbDeviceFS, Buf); // 设置接收缓冲区 USBD_CDC_ReceivePacket(&hUsbDeviceFS); // 启动下一次接收 User_Process_Data(Buf, Len); // 用户数据处理函数 return USBD_OK; } // 数据发送函数 void CDC_Transmit_FS(uint8_t* Buf, uint16_t Len) { USBD_CDC_HandleTypeDef *hcdc = (USBD_CDC_HandleTypeDef*)hUsbDeviceFS.pClassData; if (hcdc->TxState == 0) { // 检查发送状态 USBD_CDC_SetTxBuffer(&hUsbDeviceFS, Buf, Len); USBD_CDC_TransmitPacket(&hUsbDeviceFS); // 启动发送 } } ``` - **注意数据包限制**： 默认单次收发最大64字节（参考引用[5]），需在`usbd_cdc.h`修改`APP_RX_DATA_SIZE`/`APP_TX_DATA_SIZE`。 --- ### **三、PC端驱动安装 1. **ST官方驱动**：[STTINGS虚拟串口驱动](https://www.st.com/en/development-tools/stsw-stm32102.html) 2. **系统识别**： 连接设备后，在设备管理器中查看 **`Ports (COM & LPT)`** 下的 **`STMicroelectronics Virtual COM Port`** --- ### **四、典型问题解决方案** | 问题现象 | 解决方案 | |--------------------------|--------------------------------------------------------------------------| | PC无法识别设备 | ① 检查`DP/DM`引脚连接 ② 确认CubeMX时钟配置正确（USB需48MHz时钟）[^2] | | 数据发送不完整 | ① 检查发送缓冲区是否溢出 ② 增大`APP_TX_DATA_SIZE`[^5] | | 频繁通信导致死机 | ① 优化USB中断优先级（高于其他外设） ② 减少单次数据量，增加流控机制 | | 移植到不同型号失败 | 参考正点原子对应开发板的移植教程（如STM32F1参考《USB虚拟串口实验》）[^3] | --- ### **五、性能优化建议** 1. **双缓冲机制**：使用乒乓缓冲区避免数据覆盖 2. **DMA传输**：对支持USB DMA的型号（如F4/F7），启用DMA提升吞吐量 3. **流控制扩展**：在`CDC_Receive_FS()`中实现XON/XOFF流控协议 ---
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