libusb开发流程

2023-11-24 03:02:12

前言
USB的用途就不多说了，下面的内容主要就是讲解如何利用ST提供的USB驱动库和libusb上位机驱动库实现一个USB数据传输功能，为了降低开发难度，我们仅仅讲解Bulk传输模式，当然这也是用得比较多的传输模式。

开发流程
1，完成STM32单片机端的USB程序；
2，利用linusb自带的inf-wizard工具生成USB驱动；
3，基于libusb编写USB通信程序；
4，测试PC和单片机的数据通信；

STM32程序编写
1，完成描述符的修改，修改后的描述符如下（在usb_desc.c文件中）
设备描述符：

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21 const
uint8_t CustomHID_DeviceDescriptor[CUSTOMHID_SIZ_DEVICE_DESC] =
{
0x12, /*bLength */
USB_DEVICE_DESCRIPTOR_TYPE, /*bDescriptorType*/
0x00, /*bcdUSB */
0x02,
0x00, /*bDeviceClass*/
0x00, /*bDeviceSubClass*/
0x00, /*bDeviceProtocol*/
0x40, /*bMaxPacketSize40*/
LOBYTE(USBD_VID), /*idVendor*/
HIBYTE(USBD_VID), /*idVendor*/
LOBYTE(USBD_PID), /*idVendor*/
HIBYTE(USBD_PID), /*idVendor*/
0x00, /*bcdDevice rel. 2.00*/
0x02,
1, /*Index of string descriptor describing manufacturer */
2, /*Index of string descriptor describing product*/
3, /*Index of string descriptor describing the device serial number */
0x01 /*bNumConfigurations*/
}; /* CustomHID_DeviceDescriptor */

配置描述符：

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55 const
uint8_t CustomHID_ConfigDescriptor[CUSTOMHID_SIZ_CONFIG_DESC] =
{
0x09, /* bLength: Configuation Descriptor size */
USB_CONFIGURATION_DESCRIPTOR_TYPE, /* bDescriptorType: Configuration */
CUSTOMHID_SIZ_CONFIG_DESC,
/* wTotalLength: Bytes returned */
0x00,
0x01, /* bNumInterfaces: 1 interface */
0x01, /* bConfigurationValue: Configuration value */
0x00, /* iConfiguration: Index of string descriptor describing
the configuration*/
0xE0, /* bmAttributes: Bus powered */
/*Bus powered: 7th bit, Self Powered: 6th bit, Remote wakeup: 5th bit, reserved: 4..0 bits */
0xFA, /* MaxPower 500 mA: this current is used for detecting Vbus */
/************** Descriptor of Custom HID interface ****************/
/* 09 */
0x09, /* bLength: Interface Descriptor size */
USB_INTERFACE_DESCRIPTOR_TYPE, /* bDescriptorType: Interface descriptor type */
0x00, /* bInterfaceNumber: Number of Interface */
0x00, /* bAlternateSetting: Alternate setting */
0x04, /* bNumEndpoints */
0xDC, /* bInterfaceClass: Class code = 0DCH */
0xA0, /* bInterfaceSubClass : Subclass code = 0A0H */
0xB0, /* nInterfaceProtocol : Protocol code = 0B0H */
0, /* iInterface: Index of string descriptor */
/******************** endpoint descriptor ********************/
/* 18 */
0x07, /* endpoint descriptor length = 07H */
USB_ENDPOINT_DESCRIPTOR_TYPE, /* endpoint descriptor type = 05H */
0x81, /* endpoint 1 IN */
0x02, /* bulk transfer = 02H */
0x40,0x00, /* endpoint max packet size = 0040H */
0x00, /* the value is invalid when bulk transfer */

0x07, /* endpoint descriptor length = 07H */
USB_ENDPOINT_DESCRIPTOR_TYPE, /* endpoint descriptor type = 05H */
0x01, /* endpoint 1 OUT */
0x02, /* bulk transfer = 02H */
0x40,0x00, /* endpoint max packet size = 0040H */
0x00, /* the value is invalid when bulk transfer */

0x07, /* endpoint descriptor length = 07H */
USB_ENDPOINT_DESCRIPTOR_TYPE, /* endpoint descriptor type = 05H */
0x82, /* endpoint 2 IN */
0x02, /* bulk transfer = 02H */
0x40,0x00, /* endpoint max packet size = 0040H */
0x00, /* the value is invalid when bulk transfer */

0x07, /* endpoint descriptor length = 07H */
USB_ENDPOINT_DESCRIPTOR_TYPE, /* endpoint descriptor type = 05H */
0x02, /* endpoint 2 OUT */
0x02, /* bulk transfer = 02H */
0x40,0x00, /* endpoint max packet size = 0040H */
0x00, /* the value is invalid when bulk transfer */
}; /* CustomHID_ConfigDescriptor */

配置描述符就包含了端点描述符，我们用了4个端点，两个BULK-OUT端点，两个BULK-IN端点。

其他的描述符：

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29 /* USB String Descriptors (optional) */
const
uint8_t CustomHID_StringLangID[CUSTOMHID_SIZ_STRING_LANGID] =
{
CUSTOMHID_SIZ_STRING_LANGID,
USB_STRING_DESCRIPTOR_TYPE,
0x09,
0x04
}; /* LangID = 0x0409: U.S. English */

const
uint8_t CustomHID_StringVendor[CUSTOMHID_SIZ_STRING_VENDOR] =
{
CUSTOMHID_SIZ_STRING_VENDOR, /* Size of Vendor string */
USB_STRING_DESCRIPTOR_TYPE, /* bDescriptorType*/
// Manufacturer: "STMicroelectronics"
'M' , 0, 'y' , 0, 'U' , 0, 'S' , 0, 'B' , 0, '_' , 0, 'H' , 0, 'I' ,0, 'D' ,0
};

const
uint8_t CustomHID_StringProduct[CUSTOMHID_SIZ_STRING_PRODUCT] =
{
CUSTOMHID_SIZ_STRING_PRODUCT, /* bLength */
USB_STRING_DESCRIPTOR_TYPE, /* bDescriptorType */
'B' , 0, 'y' , 0, ' ' , 0, 'e' , 0, 'm' , 0, 'b' , 0, 'e' ,0, 'd' ,0, '-' ,0, 'n' ,0, 'e' ,0, 't' ,0
};
uint8_t CustomHID_StringSerial[CUSTOMHID_SIZ_STRING_SERIAL] =
{
CUSTOMHID_SIZ_STRING_SERIAL, /* bLength */
USB_STRING_DESCRIPTOR_TYPE, /* bDescriptorType */
'x' , 0, 'x' , 0, 'x' , 0, 'x' , 0, 'x' , 0, 'x' , 0, 'x' , 0
};

2，根据端点缓冲区大小配置端点缓冲区地址，配置信息如下（在usb_conf.h文件中）：

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17 /* buffer table base address */
#define BTABLE_ADDRESS (0x00)

/* EP0 */
/* rx/tx buffer base address */
#define ENDP0_RXADDR (0x18)
#define ENDP0_TXADDR (0x58)

/* EP1 */
/* tx buffer base address */
//地址为32位对其,位4的倍数，不能超过 bMaxPacketSize
//EP1
#define ENDP1_RXADDR (0x98)
#define ENDP1_TXADDR (0x98+64)
EP2
#define ENDP2_RXADDR (0xA0+64+64)
#define ENDP2_TXADDR (0xA0+64+64+64)

3，初始化每个端点（在usb_prop.c文件中的CustomHID_Reset函数中）

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24 /* Initialize Endpoint 0 */
SetEPType(ENDP0, EP_CONTROL);
SetEPTxStatus(ENDP0, EP_TX_STALL);
SetEPRxAddr(ENDP0, ENDP0_RXADDR);
SetEPTxAddr(ENDP0, ENDP0_TXADDR);
Clear_Status_Out(ENDP0);
SetEPRxCount(ENDP0, Device_Property.MaxPacketSize);
SetEPRxValid(ENDP0);

/* Initialize Endpoint 1 */
SetEPType(ENDP1, EP_BULK);
SetEPRxAddr(ENDP1, ENDP1_RXADDR);
SetEPTxAddr(ENDP1, ENDP1_TXADDR);
SetEPRxCount(ENDP1, EP_SIZE);
SetEPRxStatus(ENDP1, EP_RX_VALID);
SetEPTxStatus(ENDP1, EP_TX_NAK);

/* Initialize Endpoint 2 */
SetEPType(ENDP2, EP_BULK);
SetEPRxAddr(ENDP2, ENDP2_RXADDR);
SetEPTxAddr(ENDP2, ENDP2_TXADDR);
SetEPRxCount(ENDP2, EP_SIZE);
SetEPRxStatus(ENDP2, EP_RX_VALID);
SetEPTxStatus(ENDP2, EP_TX_NAK);

4，实现端点的回调函数（需要在usb_conf.h中注释掉对应的回调函数宏定义）

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26 /*******************************************************************************
* Function Name : EP1_OUT_Callback.
* Description : EP1 OUT Callback Routine.
* Input : None.
* Output : None.
* Return : None.
*******************************************************************************/
void
EP1_OUT_Callback( void )
{
EP1_ReceivedCount = GetEPRxCount(ENDP1);
PMAToUserBufferCopy(USB_Receive_Buffer, ENDP1_RXADDR, EP1_ReceivedCount);
SetEPRxStatus(ENDP1, EP_RX_VALID);
}
/*******************************************************************************
* Function Name : EP2_OUT_Callback.
* Description : EP2 OUT Callback Routine.
* Input : None.
* Output : None.
* Return : None.
*******************************************************************************/
void
EP2_OUT_Callback( void )
{
EP2_ReceivedCount = GetEPRxCount(ENDP2);
PMAToUserBufferCopy(USB_Receive_Buffer, ENDP2_RXADDR, EP2_ReceivedCount);
SetEPRxStatus(ENDP2, EP_RX_VALID);
}

5，完成主函数的测试程序

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43 int
main( void )
{
uint8_t data[256];
uint32_t i=0;
Set_System(); //系统时钟初始化
USART_Configuration(); //串口1初始化
printf ( "\x0c\0" ); printf ( "\x0c\0" ); //超级终端清屏
printf ( "\033[1;40;32m" ); //设置超级终端背景为黑色，字符为绿色
printf ( "\r\n*******************************************************************************" );
printf ( "\r\n************************ Copyright 2009-2012, EmbedNet ************************" );
printf ( "\r\n*************************** [url=http://www.embed-net.com]http://www.embed-net.com[/url] **************************" );
printf ( "\r\n***************************** All Rights Reserved *****************************" );
printf ( "\r\n*******************************************************************************" );
printf ( "\r\n" );

USB_Interrupts_Config();
Set_USBClock();
USB_Init();

while (1)
{
if (EP1_ReceivedCount > 0){
USB_GetData(ENDP1,data,EP1_ReceivedCount);
USB_SendData(ENDP1,data,EP1_ReceivedCount);
printf ( "usb EP1 get data %d byte data\n\r" ,EP1_ReceivedCount);
for (i=0;i
printf ( "0x%02X " ,data[i]);
}
printf ( "\n\r" );
EP1_ReceivedCount=0;
}
if (EP2_ReceivedCount > 0){
USB_GetData(ENDP2,data,EP2_ReceivedCount);
USB_SendData(ENDP2,data,EP2_ReceivedCount);
printf ( "usb EP2 get data %d byte data\n\r" ,EP2_ReceivedCount);
for (i=0;i
printf ( "0x%02X " ,data[i]);
}
printf ( "\n\r" );
EP2_ReceivedCount=0;
}
}
}

到此，STM32的程序基本上编写完成，然后编译下载程序，如果一切顺利，系统会检测到一个新的设备并试图加载对应的驱动，由于我们还没做驱动程序，所以肯定会加载驱动失败，如下图所示：

驱动程序生成
下面我们就利用libusb自带的inf-wizard工具生成USB驱动程序，该工具可以到本文章的附件下载，其具体过程如下：

运行该程序，出现下图对话框，点击“Next”；

出现下图对话框后选择我们需要生成驱动程序的设备；

这里可以写该Device Name，我们保持默认值，其他的都不需要修改；

点击Next后出现下图对话框，我们选择一个目录保存这个inf文件；

保存后的文件

若要立即安装驱动，可以点击下面对话框的红色框按钮；

Win7下可能会出现如下对话框，点击始终安装；

到此，USB驱动程序自动生成完毕，若安装了驱动，则在设备管理器里面会看到如下信息

基于libusb的上位机驱动程序编写
首先建立一个驱动程序工程，然后将libusb的库（附件有下载）添加到工程里面，编写以下几个函数
设备扫描函数，该函数用来找到插入电脑上的USB设备

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14 /**
* @brief 扫描设备连接数
* @param NeedInit 是否需要初始化，第一次调用该函数需要初始化
* @retval 识别到的指定设备个数
*/
int
__stdcall USBScanDev( int
NeedInit)
{
if (NeedInit){
usb_init(); /* initialize the library */
usb_find_busses(); /* find all busses */
usb_find_devices(); /* find all connected devices */
}
return
scan_dev(pBoard);
}

打开设备

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14 /**
* @brief 打开指定的USB设备
* @param devNum 需要打开的设备号
* @retval 打开状态
*/
int
__stdcall USBOpenDev( int
DevIndex)
{
pBoardHandle[DevIndex] = open_dev(DevIndex,pBoard);
if (pBoardHandle[DevIndex]==NULL){
return
SEVERITY_ERROR;
} else {
return
SEVERITY_SUCCESS;
}
}

关闭设备

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09 /**
* @brief 关闭指定的USB设备
* @param devNum 需要关闭的设备号
* @retval 打开状态
*/
int
__stdcall USBCloseDev( int
DevIndex)
{
return
close_dev(DevIndex,pBoardHandle);
}

BULK端点写数据

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46 /**
* @brief USB Bulk端点写数据
* @param nBoardID 设备号
* @param pipenum 端点号
* @param sendbuffer 发送数据缓冲区
* @param len 发送数据字节数
* @param waittime 超时时间
* @retval 成功发送的数据字节数
*/

int
__stdcall USBBulkWriteData(unsigned int
nBoardID, int
pipenum, char
*sendbuffer, int
len, int
waittime)
{
int
ret=0;
if (pBoardHandle[nBoardID] == NULL){
return
SEVERITY_ERROR;
}
#ifdef TEST_SET_CONFIGURATION
if
(usb_set_configuration(pBoardHandle[nBoardID], MY_CONFIG) < 0)
{
usb_close(pBoardHandle[nBoardID]);
return
SEVERITY_ERROR;
}
#endif

#ifdef TEST_CLAIM_INTERFACE
if
(usb_claim_interface(pBoardHandle[nBoardID], 0) < 0)
{
usb_close(pBoardHandle[nBoardID]);
return
SEVERITY_ERROR;
}
#endif

#if TEST_ASYNC
// Running an async write test
ret = transfer_bulk_async(dev, pipenum, sendbuffer, len, waittime);
#else
ret = usb_bulk_write(pBoardHandle[nBoardID], pipenum, sendbuffer, len, waittime);
/*if((len%64) == 0){
usb_bulk_write(pBoardHandle[nBoardID], pipenum, sendbuffer, 0, waittime);
}*/
#endif
#ifdef TEST_CLAIM_INTERFACE
usb_release_interface(pBoardHandle[nBoardID], 0);
#endif
return
ret;
}

BULK端点读数据

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42 /**
* @brief USB Bulk读数据
* @param nBoardID 设备号
* @param pipenum 端点号
* @param readbuffer 读取数据缓冲区
* @param len 读取数据字节数
* @param waittime 超时时间
* @retval 读到的数据字节数
*/
int
__stdcall USBBulkReadData(unsigned int
nBoardID, int
pipenum, char
*readbuffer, int
len, int
waittime)
{
int
ret=0;
if (pBoardHandle[nBoardID] == NULL){
return
SEVERITY_ERROR;
}
#ifdef TEST_SET_CONFIGURATION
if
(usb_set_configuration(pBoardHandle[nBoardID], MY_CONFIG) < 0)
{
usb_close(pBoardHandle[nBoardID]);
return
SEVERITY_ERROR;
}
#endif

#ifdef TEST_CLAIM_INTERFACE
if
(usb_claim_interface(pBoardHandle[nBoardID], 0) < 0)
{
usb_close(pBoardHandle[nBoardID]);
return
SEVERITY_ERROR;
}
#endif

#if TEST_ASYNC
// Running an async read test
ret = transfer_bulk_async(pGinkgoBoardHandle[nBoardID], pipenum, sendbuffer, len, waittime);
#else
ret = usb_bulk_read(pBoardHandle[nBoardID], pipenum, readbuffer, len, waittime);
#endif
#ifdef TEST_CLAIM_INTERFACE
usb_release_interface(pBoardHandle[nBoardID], 0);
#endif
return
ret;
}

到此，PC端的驱动程序编写基本完成，下面就是驱动程序的测试，我们可以把之前这个程序生成为一个dll文件，然后单独建立一个测试工程来测试这个dll文件中的函数，测试程序如下：

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79 // USB_DriverTest.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//

#include "stdafx.h"

#define EP1_OUT_SIZE 64
#define EP1_IN_SIZE 64

int
_tmain( int
argc, _TCHAR* argv[])
{
int
DevNum;
int
ret;
char
WriteTestData[256]={1,2,3,4,5,6,7,8,9};
char
ReadTestData[256]={0};
for ( int
i=0;i<256;i++){
WriteTestData[i] = i;
}
//扫描设备连接数，需要初始化
DevNum = USBScanDev(1);
printf ( "设备连接数为：%d\n" ,DevNum);
//打开设备0
ret = USBOpenDev(0);
if (ret == SEVERITY_ERROR){
printf ( "打开设备失败！\n" );
return
SEVERITY_ERROR;
} else {
printf ( "打开设备成功！\n" );
}

//端点1写数据
ret = USBBulkWriteData(0,EP1_OUT,WriteTestData,EP1_OUT_SIZE,500);
if (ret != EP1_OUT_SIZE){
printf ( "端点1写数据失败！%d\n" ,ret);
return
SEVERITY_ERROR;
} else {
printf ( "端点1写数据成功！\n" );
}
//端点1读数据
ret = USBBulkReadData(0,EP1_IN,ReadTestData,EP1_IN_SIZE,500);
if (ret != EP1_IN_SIZE){
printf ( "端点1读数据失败！%d\n" ,ret);
return
SEVERITY_ERROR;
} else {
printf ( "端点1读数据成功！\n" );
for ( int
i=0;i
printf ( "%02X " ,ReadTestData[i]);
if (((i+1)%16)==0){
printf ( "\n" );
}
}
printf ( "\n" );
}
Sleep(100);
//端点2写数据
ret = USBBulkWriteData(0,EP2_OUT,WriteTestData+64,64,500);
if (ret != 64){
printf ( "端点2写数据失败！%d\n" ,ret);
return
SEVERITY_ERROR;
} else {
printf ( "端点2写数据成功！\n" );
}
//端点2读数据
ret = USBBulkReadData(0,EP2_IN,ReadTestData,64,500);
if (ret != 64){
printf ( "端点2读数据失败！%d\n" ,ret);
return
SEVERITY_ERROR;
} else {
printf ( "端点2读数据成功！\n" );
for ( int
i=0;i<64;i++){
printf ( "%02X " ,ReadTestData[i]);
if (((i+1)%16)==0){
printf ( "\n" );
}
}
printf ( "\n" );
}
getchar ();
return
0;
}

到此，整个开发流程基本完成，下面是本套程序的测试图片

串口打印输出

PC端测试程序输出

Bus Hound抓取到的USB数据

转载于:https://www.cnblogs.com/AijunHe/p/7596123.html

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