【STM32】STM32F4中USB的CDC虚拟串口(VCP)使用方法

本文详细介绍了使用STM32F407ZGT6开发USBCDC虚拟串口(VCP)的过程,包括STM32CubeMX配置、代码生成、烧录及回环测试,同时列出了常见问题和解决方法,如USB识别问题和烧录需手动复位等。

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一、前言

最近在学习STM32的USB功能,主要是想要使用虚拟串口(VCP)功能,来解决串口传输速率较低的问题,达到于上位机高效通信的目的。
使用芯片:STM32F407ZGT6
使用函数:HAL库
使用工具:STM32CubeMX + Keil uVision5
串口工具:VOFA

二、STM32CubeMX生成代码

2.1 选择芯片

在这里插入图片描述
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2.2 配置相关模式

主要配置内容:

  • 调试模式为Serial;
  • 使用外部时钟
  • 设置为USB为从设备
  • 配置为CDC模式的VCP
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2.3 设置时钟频率

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有两个需要注意点:
1. 左边的这个数值是你自己板子上的外部晶振的频率,具体是多少看你的板子或者去问商家。
2. 最终的频率要设置为48MHz。

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然后要注意软件在自动选择晶振频率的时候有没有设置为外部晶振,如下图的提示。里面具体一些倍率选择要自己调一调,反正最后是48MHz就可以了。

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2.4 生成代码

自己给工程命名然后选择打开的编译器
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2.5 编译并下载代码

编译一下工程,然后下载到板子上面去。

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2.6 结果

在弹出的弹窗看到下面的提示或者在设备管理器中查看到下面的设备就说明成功了
在这里插入图片描述
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2.7 问题

烧录之后弹窗说识别不了USB设备或者在设备管理器没看到多出来的串口
解决方法:

  1. 重新插拔USB设备
  2. 检查晶振(外部晶振、主晶振、和USB晶振,具体看2.3的提示)是否正确
  3. 可能USB的引脚没有上拉电阻(猜想,具体不清楚)

三、回环测试

如果没有上面的问题,那恭喜你,可以继续往下测试VCP功能了。

3.1 打开工程

在这里插入图片描述

3.2 添加回环代码

"usbd_cdc_if.h"中找到函数CDC_Receive_FS(),在里面添加下面的代码:

CDC_Transmit_FS(Buf, *Len);

最终整个函数的代码如下:

static int8_t CDC_Receive_FS(uint8_t* Buf, uint32_t *Len)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  USBD_CDC_SetRxBuffer(&hUsbDeviceFS, &Buf[0]);
  USBD_CDC_ReceivePacket(&hUsbDeviceFS);
	CDC_Transmit_FS(Buf, *Len);
  return (USBD_OK);
  /* USER CODE END 6 */
}

3.3 编译烧录并测试

打开串口工具,然后选择你的串口号,发送任意字符,就可以看到回传了你发送的字符。
在这里插入图片描述

四、出现问题和解决方法

4.1 烧录总是要自己插拔USB

【STM32】USB程序烧录需要重新上电 & 软件复位方法

4.2 自己生成的工程没有测试成功

使用我的工程,自己对比一下看看
STM32F407 USB的 CDC 虚拟串口(VCP)程序
https://download.youkuaiyun.com/download/weixin_52296952/88775046
去我的主页的资源里面找找

<think>好的,我现在要帮助用户了解如何在STM32F4上实现USB虚拟串口功能,需要提供教程、示例代码和配置方法。首先,我需要回顾用户提供的引用内容,看看有哪些相关信息可以利用。 引用[1]提到教程详细说明了STM32F4上配置USB虚拟串口的步骤,包括开发环境设置、驱动安装和库文件配置,并提到了代码实现部分。引用[3]则分步骤列出了硬件准备、软件配置、代码实现和调试测试,适用对象可能包括开发者。引用[4]提到使用CubeMX配置USB虚拟串口,方便实现数据互传。引用[5]虽然主要讲驱动安装问题,但也说明使用虚拟串口驱动是常见方式。引用[2]虽然关于虚拟U盘,但可能相关配置有共通之处。 用户的需求集中在教程、示例代码和配置方法,所以需要结构清晰的步骤,可能包括硬件准备、CubeMX配置、代码编写、驱动安装和测试。需要确保各部分信息准确,结合引用中的内容。例如,CubeMX配置部分可以参考引用[4]的说明,驱动安装部分引用[1]和[5],代码示例需要检查引用中的代码是否存在,但用户提供的引用中没有具体代码,可能需要根据经验补充常见实现方式。 接下来,要组织步骤,从硬件准备开始,确保用户有正确的开发板和连接方式。然后使用CubeMX进行外设配置,启用USB,选择VCP模式,配置时钟和中断。代码部分需要生成工程后添加应用层代码,比如接收发送函数。驱动安装部分需要指导用户正确安装STM32虚拟串口驱动,特别是针对不同系统可能的问题,如引用[5]提到的解决方案。最后调试部分,用串口工具测试通讯是否正常。 可能需要注意事项,比如时钟配置是否正确,中断优先级,缓冲区处理等。确保引用的来源正确标注,例如引用[1]、[3]、[4]在相关部分末尾添加标识。 最后生成相关问题,考虑用户可能进一步的问题,比如驱动安装失败、数据传输错误、低功耗优化等,参考引用中的内容进行提问。</think>### STM32F4 USB虚拟串口实现教程 #### 一、硬件准备 1. **开发板**:支持USB Device模式的STM32F4系列开发板(如STM32F407VET6、F429IGT6等)。 2. **USB连接**:通过Micro-USB线连接开发板的USB_OTG_FS接口至电脑[^4]。 --- #### 二、软件配置(基于CubeMX) 1. **创建新工程** - 在CubeMX中选择对应芯片型号(如STM32F407ZG)。 - 配置系统时钟(通常使用外部晶振HSE,主频设置为168MHz)。 2. **USB外设配置** - 激活`USB_OTG_FS`模式为`Device_Only`。 - 选择`USB_DEVICE`功能为`Virtual Port Com (VCP)`。 3. **时钟树配置** - 确保USB时钟为48MHz(USB协议要求)。若主频为168MHz,可通过分频器配置(如PLLQ=7)。 4. **生成代码** - 设置IDE(Keil/IAR),勾选生成USB库文件。 - 生成工程并打开。 --- #### 三、代码实现 1. **USB初始化** CubeMX生成的代码已包含USB协议栈初始化,需在`main()`中调用: ```c MX_USB_DEVICE_Init(); // 初始化USB虚拟串口 ``` 2. **数据收发示例** ```c // 接收数据回调函数(添加至usbd_cdc_if.c) static int8_t CDC_Receive_FS(uint8_t* Buf, uint32_t *Len) { // 将接收到的数据回传 CDC_Transmit_FS(Buf, *Len); return USBD_OK; } // 发送数据函数 void Send_Data(uint8_t *data, uint16_t len) { CDC_Transmit_FS(data, len); } ``` --- #### 四、驱动安装 1. **Windows系统** - 下载STM32虚拟串口驱动(如STTinyUSB或定制驱动)[^5]。 - 设备管理器识别到未知设备后,手动指定驱动路径安装。 2. **Linux/Mac** 通常自动识别为`/dev/ttyACM0`,无需额外驱动[^1]。 --- #### 五、调试与测试 1. **串口工具配置** - 使用Putty、Tera Term等工具,选择对应COM口,波特率设置为任意值(USB虚拟串口忽略此参数)。 2. **测试流程** - 发送字符串至STM32,观察是否回传相同数据。 - 使用逻辑分析仪或Wireshark抓取USB协议数据包验证。 --- #### 六、注意事项 1. **时钟配置**:USB必须严格使用48MHz时钟,否则会导致通讯失败[^3]。 2. **中断优先级**:确保USB中断(如OTG_FS)优先级高于其他外设。 3. **缓冲区管理**:避免在接收回调函数中执行耗时操作,建议使用队列或DMA[^1]。 ---
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