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01介紹

前面寫過兩遍關(guān)于 USB 協(xié)議基礎(chǔ)的帖子，如果對(duì) USB 協(xié)議不了解，可以去看看下列的基礎(chǔ)內(nèi)容。

【探索 USB】01. USB 協(xié)議基礎(chǔ) - 小安派 S1&M61 教程合集 - 物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)者社區(qū)-安信可論壇 - Powered by Discuz! (ai-thinker.com)

【探索 USB】02. 設(shè)備的連接和枚舉 - 小安派 S1&M61 教程合集 - 物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)者社區(qū)-安信可論壇 - Powered by Discuz! (ai-thinker.com)

這篇開始使用 M62 板子來實(shí)現(xiàn) USB 的設(shè)備開發(fā)，首先從最簡單的 USB HID 鍵盤開始。固件的 SDK 使用的是 CherryUSB 開源 USB 固件。CherryUSB 是一個(gè)小而美的、可移植性高的、用于嵌入式系統(tǒng)的 USB 主從協(xié)議棧。設(shè)備端的協(xié)議執(zhí)行流程如下圖：

02描述符

CherryUSB 實(shí)現(xiàn)好了一套 USB 的設(shè)備協(xié)議，只需要使用的 CheryyUSB 提供的接口調(diào)用就可以實(shí)現(xiàn)想要的 USB 設(shè)備了。首先應(yīng)該為 USB 設(shè)備填描述符。描述符的種類很多，先得理解他們的含義。

設(shè)備 (Device) ：就是一個(gè)實(shí)實(shí)在在的 USB 設(shè)備，比如 USB 鼠標(biāo)，U 盤。

配置(Configuration)：一個(gè) USB 設(shè)備可以有多種配置。比如 4G 上網(wǎng)卡就有 2 種配置：U 盤、上網(wǎng)卡。第 1 次把 4G 上網(wǎng)卡插入電腦時(shí)，它是一個(gè) U 盤，可以安裝里面的程序。裝好程序后，把它再次插入電腦，它就是一個(gè)上網(wǎng)卡。驅(qū)動(dòng)程序可以選擇讓它工作于哪種配置，同一時(shí)間只能有一種配置有效。大多數(shù)的 USB 設(shè)備只有一種配置。

接口 (Interface) ：每個(gè)配置下可以有多個(gè)接口，這個(gè)接口不是硬件上的接口，可以把這個(gè)接口理解為功能，一個(gè)接口就代表該設(shè)備當(dāng)前支持的一種功能。

端點(diǎn) (Endpoint) ：每個(gè)接口可以有多個(gè)端點(diǎn)。USB 主機(jī)和設(shè)備就是通過端點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的。每個(gè)端點(diǎn)地址對(duì)應(yīng)一個(gè)方向，例如端點(diǎn) 2-IN，端點(diǎn) 2-OUT，這兩個(gè)含義完全不同。

對(duì)于 HID 設(shè)備來說還有 HID 描述符和 HID 報(bào)告描述符。

HID 描述符：描述設(shè)備數(shù)據(jù)包的固定代碼字節(jié)數(shù)組，包括設(shè)備支持多少個(gè)包，包有多大，以及包中每個(gè)字節(jié)和比特的含義。

HID 報(bào)告描述符：HID 報(bào)告描述符是一個(gè)硬編碼的字節(jié)數(shù)組，用于描述設(shè)備的數(shù)據(jù)包。這包括：設(shè)備支持多少數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包有多大，以及數(shù)據(jù)包中每個(gè)字節(jié)和位的用途。

有關(guān) USB 鍵盤鼠標(biāo)的數(shù)據(jù)報(bào)格式可以看如下帖子：

USB-HID 鍵鼠通訊數(shù)據(jù)格式 - 技術(shù)干貨 - 物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)者社區(qū)-安信可論壇 - Powered by Discuz! (ai-thinker.com)

下面來一一看看它們都怎么寫的。

>>>>設(shè)備描述符

cherryUSB 中封裝了宏來定義設(shè)備描述符：

詳細(xì)說說字段表示的意思：

>>>>配置描述符

cherryUSB 中封裝了宏來定義配置描述符：

>>>>接口描述符

接口描述符是需要自己寫成數(shù)組的：

>>>>端點(diǎn)描述符

>>>>HID 描述符

>>>>HID 報(bào)告描述符

03設(shè)備的實(shí)現(xiàn)

在設(shè)備連接時(shí)設(shè)備端就需要向主機(jī)上報(bào)各種描述符，主機(jī)這時(shí)候就會(huì)識(shí)別到設(shè)備然后給 USB 設(shè)備分配端口（USB 協(xié)議基礎(chǔ)中的設(shè)備枚舉）。

連接完成后設(shè)備就可以通過 usbd_ep_start_write 函數(shù)（cherryUSB 提供的 API）向主機(jī)上報(bào)數(shù)據(jù)了。

在主函數(shù)中調(diào)用它, 如下就實(shí)現(xiàn)了一個(gè)不斷向主機(jī)發(fā)送字母 a 的 usb 鍵盤設(shè)備。

為了能和真實(shí)的鍵盤對(duì)應(yīng)上，這里特意使用矩陣鍵盤接上板子來讀取矩陣鍵盤的鍵值，將對(duì)應(yīng)的鍵值轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的 hid 報(bào)告發(fā)送給電腦端。

硬件的接線順序如下：

在矩陣鍵盤掃描的 task 里面循環(huán)掃描矩陣鍵盤，如果按鍵有按下直接轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的 hid 鍵值：

這些鍵值的定義可以在這里找到：

在 usb 鍵盤的 task 里面則取接受消息，并把消息發(fā)松給 pc 端。

04USB描述符的查看

Windows 下可以使用 usbview 來查看 usb 描述符信息，這有利于我們調(diào)試分析使用。

05USB協(xié)議調(diào)試軟件

usb 協(xié)議相對(duì)還是比較復(fù)雜的，任何的描述符寫錯(cuò)了都可能導(dǎo)致設(shè)備沒辦法正常的工作。這時(shí)候好用的調(diào)試軟件就非常的重要了。

USBlyzer, WireShark 都是可以用來抓 USB 數(shù)據(jù)包進(jìn)行分析的。

審核編輯 黃宇