STM32单片机USB编程：掌握USB通信原理，连接外部设备更轻松

# 1. USB通信原理**

### 1.1 USB总线简介

USB（通用串行总线）是一种串行通信协议，用于连接计算机和外围设备。它是一种即插即用技术，允许用户轻松连接和断开设备，而无需重新启动计算机。USB总线具有以下特点：

- **串行传输：**数据以一位一位的方式传输。
- **半双工通信：**总线上的设备只能一次发送或接收数据。
- **星形拓扑：**所有设备都连接到一个集线器，集线器再连接到主机。
- **多速率：**USB 2.0支持480Mbps的传输速度，而USB 3.0支持5Gbps的传输速度。

# 2. STM32单片机USB编程基础

### 2.1 STM32单片机的USB接口

STM32单片机集成了USB接口，支持USB 2.0全速模式。USB接口由USB外设（USB Peripheral）和USB控制器（USB Controller）组成。

**USB外设**负责处理USB物理层和数据链路层协议。它包含以下寄存器：

- USB_IDR：中断请求寄存器
- USB_IER：中断使能寄存器
- USB_FNR：帧号寄存器
- USB_TRB：传输请求块寄存器

**USB控制器**负责处理USB协议栈和USB设备枚举。它包含以下寄存器：

- USB_CNTR：控制寄存器
- USB_ISTR：中断状态寄存器
- USB_FADDR：功能地址寄存器
- USB_BTABLE：缓冲表寄存器

### 2.2 USB设备枚举过程

USB设备枚举过程是指USB设备连接到主机时，主机识别和配置设备的过程。枚举过程包括以下步骤：

1. **复位：**主机向设备发送复位信号，设备进入初始状态。
2. **枚举：**设备发送枚举请求，主机返回设备描述符，设备描述符包含设备的类型、供应商ID、产品ID等信息。
3. **配置：**主机选择一个配置，设备根据配置描述符配置其端点。
4. **地址分配：**主机分配一个地址给设备，设备开始使用该地址进行通信。

### 2.3 USB通信驱动开发

STM32单片机USB通信驱动开发需要使用ST提供的USB库。USB库提供了以下功能：

- USB设备枚举
- USB端点管理
- USB数据传输
- USB中断处理

USB通信驱动开发步骤如下：

1. 创建一个新的工程。
2. 添加USB库到工程中。
3. 配置USB外设和USB控制器。
4. 编写USB通信驱动代码。
5. 编译和下载程序。

**代码块：**

/* USB中断处理函数 */
void USB_IRQHandler(void)
{
  /* 读取中断状态寄存器 */
  uint32_t istr = USB->ISTR;

  /* 处理复位中断 */
  if (istr & USB_ISTR_RESET) {
    /* 复位USB外设 */
    USB->CNTR |= USB_CNTR_FRES;
  }

  /* 处理枚举中断 */
  if (istr & USB_ISTR_ENUMERATED) {
    /* 获取设备地址 */
    uint8_t addr = USB->FADDR;
  }

  /* 处理数据传输中断 */
  if (istr & USB_ISTR_CTR) {
    /* 处理数据传输完成中断 */
    if (USB->ISTR & USB_ISTR_CTR_RX) {
      /* 接收数据 */
    } else {
      /* 发送数据 */
    }
  }
}

**代码逻辑分析：**

该代码块实现了