STM32 USB-FS-Device development kit.pdf

STM32

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June 2012 Doc ID 13465 Rev 11 1/84

UM0424

User manual

STM32

USB-FS-Device development kit

Introduction

The STM32USB-FS-Device development kit is a complete firmware and software package

including examples and demos for all USB transfer types (control, interrupt, bulk and

isochronous). It supports all STM32 microcontroller families.

The aim of the STM32 USB-FS-Device development kit is to use the STM32 USB-FS-

Device library with at least one firmware demo per USB transfer type.

This document presents a description of all the components of the STM32 USB-FS-Device

development kit, including:

■ STM32 USB-FS-Device library: All processes related to default endpoint and standard

requests

■ Device firmware upgrade (DFU) demo: Control transfer

■ Joystick mouse demo: Interrupt transfer

■ Custom HID demo: Interrupt transfer

■ Mass storage demo: Bulk transfer

■ Virtual COM port: Interrupt and bulk transfer

■ USB voice speaker demo (USB speaker): Isochronous transfer

■ USB audio streaming demo: Isochronous transfer

Table 1. Applicable products

Type Product sub-class

Microcontrollers

STM32 F1 Mainstream

STM32 L1 Ultra Low Power

www.st.com

Contents UM0424

2/84 Doc ID 13465 Rev 11

Contents

1 STM32 microcontroller family overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2 STM32 USB-FS-Device firmware library . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.1 USB application hierarchy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.2 USB-FS_Device peripheral interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.2.1 usb_reg(.h, .c) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.2.2 usb_int (.h , .c) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.2.3 usb_mem (.h , .c) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.3 OTG-FS_Device peripheral interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.3.1 otgd_fs_dev(.h, .c) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.3.2 otgd_fs_int(.h, .c) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

2.3.3 otgd_fs_pcd(.h, .c) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2.3.4 otgd_fs_cal(.h, .c) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2.3.5 otgd_fs_regs.h . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2.4 USB-FS-Device_Driver medium layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2.4.1 usb_init(.h,.c) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2.4.2 usb_core (.h , .c) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2.4.3 usb_sil(.h, .c) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2.4.4 usb_type.h / usb_def.h . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

2.5 Application interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

2.5.1 usb_conf(.h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.5.2 usb_desc (.h, .c) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.5.3 usb_prop (.h , .c) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

2.5.4 usb_endp (.c) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

2.5.5 usb_istr(.c) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

2.5.6 usb_pwr (.h , .c) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

2.6 Implementing a USB-FS_Device application using the

STM32 USB-FS-Device library . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

2.6.1 Implementing a no-data class-specific request . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

2.6.2 How to implement a data class-specific request . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

2.6.3 How to manage data transfers in non-control endpoint . . . . . . . . . . . . . 27

3 Joystick mouse demo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

3.1 General description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

UM0424 Contents

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3.2 STM32 low-power management in suspend mode . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

3.3 Remote Wakeup implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

4 Custom HID demo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

4.1 General description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

4.2 Descriptor topology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

4.3 Custom HID implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

4.3.1 LED control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

4.3.2 Push-button state report . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

4.3.3 ADC-converted data transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

5 Mass storage demo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

5.1 General description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

5.2 Mass storage demo overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

5.3 Mass storage protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

5.3.1 Bulk-only transfer (BOT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

5.3.2 Small computer system interface (SCSI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

5.4 Mass storage demo implementations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

5.4.1 Hardware configuration interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

5.4.2 Endpoint configurations and data management . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

5.4.3 Class-specific requests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

5.4.4 Standard request requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

5.4.5 BOT state machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

5.4.6 SCSI protocol implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

5.4.7 Memory management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

5.4.8 Medium access management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

5.5 How to customize the mass storage demo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

6 Virtual COM port demo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

6.1 General description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

6.2 Virtual COM port demo proposal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

6.3 Software driver installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

6.4 Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

6.4.1 Hardware implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

6.4.2 Firmware implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

Contents UM0424

4/84 Doc ID 13465 Rev 11

7 USB voice speaker demo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

7.1 General description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

7.2 Isochronous transfer overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

7.3 Audio device class overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

7.4 STM32 USB audio speaker demo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

7.4.1 General characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

7.4.2 Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

8 USB audio streaming demo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

8.1 General description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

8.2 STM32 USB audio streaming demo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

8.2.1 General characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

8.2.2 Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

9 Device firmware upgrade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

9.1 General description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

9.2 DFU extension protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

9.2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

9.2.2 Phases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

9.2.3 Requests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

9.3 DFU mode selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

9.3.1 Run-time descriptor set . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

9.3.2 DFU mode descriptor set . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

9.4 Reconfiguration phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

9.5 Transfer phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

9.5.1 Requests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

9.5.2 Special command/protocol descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

9.5.3 DFU state diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

9.5.4 Downloading and uploading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

9.5.5 Manifestation phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

9.6 STM32 DFU implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

9.6.1 Supported memories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

9.6.2 DFU mode entry mechanism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

9.6.3 DFU firmware architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

9.6.4 Available DFU image for the STM32 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

9.6.5 How to create a DFU Image . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

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