STM32 USB通信技术：5个连接外设，拓展功能

# 1. STM32 USB通信基础**

USB（通用串行总线）是一种广泛应用于电子设备之间通信的标准化接口。STM32微控制器系列集成了USB外设，支持多种USB通信协议，为嵌入式系统提供了强大的连接能力。

本节将介绍STM32 USB通信的基础知识，包括USB通信的基本原理、STM32 USB外设架构以及USB通信协议的分类。通过对这些基础知识的理解，开发者可以为STM32系统设计和实现高效可靠的USB通信解决方案。

# 2. USB通信协议和标准**

**2.1 USB通信协议概述**

USB（通用串行总线）是一种通信协议，用于在计算机和其他设备之间传输数据。USB协议基于主从模型，其中计算机充当主机，而其他设备充当从设备。

USB通信协议分为以下几个层：

- **物理层：**定义了物理连接和信号传输特性。
- **数据链路层：**负责数据帧的打包和解包。
- **传输层：**提供可靠的数据传输。
- **会话层：**管理设备之间的会话。
- **应用层：**定义特定设备的通信协议。

**2.2 USB设备类型和描述符**

USB设备分为以下几种类型：

- **全速设备：**数据传输速率为12Mbps。
- **低速设备：**数据传输速率为1.5Mbps。
- **复合设备：**同时支持全速和低速设备。

USB设备描述符是一组数据结构，用于描述设备的特性和功能。主要描述符包括：

- **设备描述符：**描述设备的总体信息，如供应商ID、产品ID和序列号。
- **配置描述符：**描述设备支持的配置，包括端点和接口。
- **接口描述符：**描述设备的特定功能，如串口或HID设备。
- **端点描述符：**描述设备的端点，包括数据传输方向、最大数据包大小和传输类型。

**2.3 USB传输模式和端点**

USB提供四种传输模式：

- **控制传输：**用于设备枚举和配置。
- **中断传输：**用于传输少量数据，具有较高的优先级。
- **批量传输：**用于传输大量数据，具有较低的优先级。
- **同步传输：**用于传输实时数据，如音频和视频。

端点是设备与主机通信的逻辑通道。每个端点都有一个唯一的地址和方向，表示数据是流向主机还是流向设备。

# 3. STM32 USB通信编程实践

### 3.1 USB设备驱动开发

#### 3.1.1 USB设备端点配置

USB设备端点是设备与主机之间数据传输的通道。每个端点都有一个唯一的端点地址，用于标识其传输方向和类型。

在STM32中，端点配置通过`USB_EP_CONFIG`结构体进行。该结构体包含以下成员：

- `ep_addr`：端点地址，包括传输方向和端点号
- `ep_type`：端点类型，如控制、中断、批量或同步
- `ep_mps`：最大包大小，表示端点一次传输的最大数据量
- `ep_interval`：轮询间隔，用于中断端点，表示主机轮询端点的时间间隔
- `ep_buf_addr`：端点缓冲区地址，用于存储要传输或接收的数据

端点配置示例代码：

USB_EP_CONFIG ep_config[] = {
  {
    .ep_addr = USB_EP_ADDR(0x01, USB_EP_DIR_OUT),
    .ep_type = USB_EP_TYPE_CTRL,
    .ep_mps = 64,
    .ep_interval = 0,
    .ep_buf_addr = ep_out_buf,
  },
  {
    .ep_addr = USB_EP_ADDR(0x01, USB_EP_DIR_IN),
    .ep_type = USB_EP_TYPE_CTRL,
    .ep_mps = 64,
    .ep_interval = 0,
    .ep_buf_addr = ep_in_buf,
  },
  {
    .ep_addr = USB_EP_ADDR(0x02, USB_EP_DIR_OUT),
    .ep_type = USB_EP_TYPE_BULK,
    .ep_mps = 512,
    .ep_interval = 0,
    .ep_buf_addr = ep_out_bulk_buf,
  },
  {
    .ep_addr = USB_EP_ADDR(0x02, USB_EP_DIR_IN),
    .ep_type = USB_EP_TYPE_BULK,
    .ep_mps = 512,
    .ep_interval = 0,
    .ep_buf_addr = ep_in_bulk_buf,
  },
};

#### 3.1.2 USB数据传输和中断处