第12章
STM32单片机USB固件库文件

到目前为止，我们已经对设备、配置、接口与端点有了初步的概念，这对于进一步理解“如何修改相应描述符的基本原理”有着非凡的意义。如果需要开发基于STM32单片机的USB设备，那么具体在哪里修改描述符呢？应该如何修改描述符呢？我们首先了解一下STM32单片机USB固件库的文件结构。

在进行项目开发时，工程师应该养成参考官方例程（文档）的好习惯，尤其是在学习某一项全新技术或应用时，会省事很多。有人可能会反驳：那不就知其然不知其所以然了吗？当然不是！项目开发最讲究效率，你想深入探究可以，但切记不可什么事都从头开始做起。对于厂商发布的USB固件库（例程）而言，为了方便后续按照我们的需求实现相应的功能，不可避免地需要对其进行更改，而为了最终实现数据发送与接收功能，USB固件库包含了一些文件，我们需要初步了解它们各自的用途以及可以更改之处。

前面已经提过，当使用STM32单片机控制某个外设时，需要添加对应的头文件与源文件，USB控制器自然也不例外，但由于USB控制器比较复杂，其不像其他标准外设那样基本上一个源文件对应一个文件，而是对应包含多个文件的固件库。为方便用户更容易地使用USB固件库，其被划分为 内核 与 用户接口 两层，前者管理“使用USB控制器与USB标准协议的”直接传输（遵循USB 2.0规范全速标准，且与前述STM32F10x系列单片机标准外设固件库是分离的），也是最接近USB硬件控制器的那一层，而后者则提供了 内核层 与 应用层 之间的完整接口，通常也是进行USB设备固件开发时需要修改的那一层，图12.1给出了STM32F10x系列单片机USB应用的层次结构。

我们先来简单介绍一下与内核层相关的文件，如表12.1所示。

usb_regs.h(.c)是直接与USB硬件控制器对接的文件，它的意义等同于stm32f10x_gpio.h(.c)与GPIO外设的关系。也就是说，usb_regs.h(.c)把与USB控制器相关的寄存器地址及对寄存器的常用操作定义成了宏或函数，这样在进行设备固件开发时就不需要直接对寄存器进行操作了，也就是前文提到的硬件抽象层。usb_mem.h(.c)完成的工作比较单一，从（往）端点缓冲区读出（写入）数据的传输管理，相当于超市货物上架与下架的操作。usb_int.h(.c)包含了正确处理数据传输的中断服务程序，其中包含了CTR_HP与CTR_LP两个函数。usb_core.h(.c)主要用于处理底层的协议管理，后续我们会结合USB控制器详尽讨论。

与内核层相关的文件通常不需要修改，但后续我们仍然会结合USB 2.0规范与STM32单片机硬件控制器来深入剖析它们，这里只需要了解一下usb_type.h头文件即可。按照官方发布的固件库说明文档，它提供了固件库中使用的主要数据类型，也就是说，它与以往介绍过的stdint.h文件存在的意义相同，即保证固件库的独立性，其源代码如清单12.1所示。

从清单12.1中可以看到，usb_type.h头文件中本身并没多少代码，其只是定义了一个枚举类型而已，无法达到保证固件库独立性的目的（usb_conf.h中没有定义数据类型）。实际上，USB固件库的数据类型定义与前述STM32F10x系列单片机的标准固件库是完全一样的，因为核心文件core_cm3.h已经包含了stdint.h头文件，可以直接使用其中定义的数据类型。

在进行USB设备开发时经常会修改应用接口层，与应用接口层相关的文件如表12.2所示。

我们前面提过，内核层中的usb_int.h(.c)定义了CTR_HP与CTR_LP两个中断服务函数，而这两个函数的调用是通过usb_istr.h(.c)完成的（见图12.1）。usb_conf.h则是USB配置文件，包括端点的使用数量、发送与接收缓冲区地址等，其实就相当于对货架的配置。

usb_prop.h(.c)是理解USB协议非常重要的文件，它与内核层文件对接。我们前面提到过，内核层文件是不需要修改的，它实现了响应主机命令的功能。例如，在总线枚举过程中响应获取描述符、分配设备地址、为设备选择配置等命令。但是为了方便用户使用，内核层在响应主机命令时提供了一些“允许用户自定义行为”的机会。例如，当主机给设备分配地址（或其他场合）时，用户可能会想做些什么。这些“允许用户自定义行为的机会”具体表现为一个个的空函数，你可以根据自己的需求去实现（当然，也可以什么都不用做），而usb_prop.h(.c)就汇总了所有“允许用户自定义行为”的空函数。

当主机往（从）设备的每个端点发送（读取）数据后，设备需要进行相应的处理（相当于仓库给超市上下架货物后需要实现的操作），而该处理工作就是在usb_endp.c源文件中实现的。usb_pwr.h(.c)主要用于打开或关闭USB控制器的电源，usb_desc.h(.c)则包含了所有描述符常量数据的定义。

USB固件库涉及的文件比较多，现阶段的你可能会感到非常无助，但目前只需要有这些概念即可，后续还会详细讨论，不要忘了我们介绍USB固件库的目的： 找到USB描述符所在的文件并对其进行修改 。很明显，表12.2告诉我们它们在usb_desc.h (.c)文件中。先来熟悉一下usb_desc.c源文件，其完整的源代码如清单12.2所示。

usb_desc.c源文件中所有的源代码将会在接下来几章中详细讨论，我们暂时不用关注细节，先粗略观察一下，就会发现其中定义的都是一些数组，并且大多数是以 const 关键字修饰的。也就是说，在USB设备运行期间，与描述符相关的数据总是不会改变的，正如同在超市正常营业且顾客正在愉快购物的时候，你不会对超市进行装修一样。Joystick_StringSerial数组代表设备序列号字符串，之所以没有使用 const 关键字修饰，是因为需要根据每一片STM32单片机的唯一96位ID号进行修改，但是在主机对设备完成总线枚举之后，Joystick_StringSerial数组中的数据也会是固定不变的。

usb_desc.c源文件中涉及的常量宏被定义在相应的usb_desc.h头文件中，相应的源代码如清单12.3所示。

那么usb_desc.c源文件中定义的数组中保存的各项数据到底代表什么意思呢？下面从设备描述符开始讲解。 YlWkZ9KB+n6ZKlpEhAl0vJ/rNzk3E1RdJcF5ojc7B5B/G12z986bViEwdgjXWsFn