USB學習【13】STM32+USB接收數據過程詳解

目錄

  • 1.官方的描述
  • 2.HAL的流程
    • 把接收到的數據從PMA拷貝到用戶自己定義的空間中
  • 3.處理接收到的數據
  • 4.最后再次開啟準備接收工作

1.官方的描述

在這里插入圖片描述
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2.HAL的流程

以上的官方說法我們暫時按下不表。
如果接收到數據，會激活中斷進入到USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler（）->HAL_PCD_IRQHandler()
因為所有的中斷事件共用一個中斷函數，所以第一步要進行中斷類型檢測，中斷的信息都寫在了ISTR寄存器中，判斷代碼如下：

  if (__HAL_PCD_GET_FLAG(hpcd, USB_ISTR_CTR)){/* servicing of the endpoint correct transfer interrupt *//* clear of the CTR flag into the sub */(void)PCD_EP_ISR_Handler(hpcd);}

下一步自然而然的就是執行這個函數：

 (void)PCD_EP_ISR_Handler(hpcd);

既然進入中斷了，我們還是要驗證一下ISTR的正確傳輸中斷有沒有置位

 while ((hpcd->Instance->ISTR & USB_ISTR_CTR) != 0U)

在這里插入圖片描述
技術手冊提示：可以通過DIR和EPID來判斷是哪個端點，接下來的代碼也是符合這個步驟的，下面的步驟是判斷了哪個端點，暫時沒有判斷方向，一些邏輯執行完畢后，就會判斷方向了，詳細看后面的代碼。

wIstr = hpcd->Instance->ISTR;/* extract highest priority endpoint number */
epindex = (uint8_t)(wIstr & USB_ISTR_EP_ID);if (epindex == 0U)
{
}else if (epindex == 1U){//我們真正使用的端點}

下一步拿到端點寄存器的數據，看看CTR_RX有沒有接收到數據
如果接收到第一步就是把標志位清除掉

下面的圖片，發現正確接收標志位置1，CTRM置位，就會產生中斷，CTRM位說，如果中斷狀態寄存器置1就會產生中斷，這里面就說明任何端點正確接收置1后，中斷狀態寄存器也置1，這是一個聯動反應

  wEPVal = PCD_GET_ENDPOINT(hpcd->Instance, epindex);if ((wEPVal & USB_EP_CTR_RX) != 0U){/* clear int flag */PCD_CLEAR_RX_EP_CTR(hpcd->Instance, epindex);

在這里插入圖片描述
緊接著，HAL庫把OUT_ep結構體拿過來，這里面記錄了所有規定的端點信息，在初始化階段把這部分信息預先儲存到結構體里面的。

ep = &hpcd->OUT_ep[epindex];/* OUT Single Buffering */if (ep->doublebuffer == 0U){count = (uint16_t)PCD_GET_EP_RX_CNT(hpcd->Instance, ep->num);if (count != 0U){USB_ReadPMA(hpcd->Instance, ep->xfer_buff, ep->pmaadress, count);}}

其中 count = (uint16_t)PCD_GET_EP_RX_CNT(hpcd->Instance, ep->num);這條語句，

//先拿到對應端點緩沖表USB_COUNTn_RX的數據
#define PCD_EP_RX_CNT(USBx, bEpNum) ((uint16_t *)((((uint32_t)(USBx)->BTABLE\+ ((uint32_t)(bEpNum) * 8U) + 6U) * PMA_ACCESS) + ((uint32_t)(USBx) + 0x400U)))
//把USB_COUNTn_RX中的高于9位的信息刪除掉，只保留COUNTn_RX(實際接收到的數據)
#define PCD_GET_EP_RX_CNT(USBx, bEpNum)        ((uint32_t)(*PCD_EP_RX_CNT((USBx), (bEpNum))) & 0x3ffU)

在這里插入圖片描述
到了對關鍵的一步，就數據從緩沖區里面，拷貝到用戶的自定義區

if (count != 0U){USB_ReadPMA(hpcd->Instance, ep->xfer_buff, ep->pmaadress, count);}

注意一下參數：從上面看，最后接收到的數據，其實是放在對應端點結構體的xfter_buff里面的，現在就是只要拿到對應端點結構體的句柄，就能找到接收到的數據
（這個在接收數據完成之后定義的連接，需要結合后面代碼看）
在這里插入圖片描述

把接收到的數據從PMA拷貝到用戶自己定義的空間中

/*** @brief Copy data from packet memory area (PMA) to user memory buffer* @param   USBx USB peripheral instance register address.* @param   pbUsrBuf pointer to user memory area.* @param   wPMABufAddr address into PMA.* @param   wNBytes no. of bytes to be copied.* @retval None*/
/*** @brief Copy data from packet memory area (PMA) to user memory buffer* @param   USBx USB peripheral instance register address.* @param   pbUsrBuf pointer to user memory area.* @param   wPMABufAddr address into PMA.* @param   wNBytes no. of bytes to be copied.* @retval None*/
void USB_ReadPMA(USB_TypeDef *USBx, uint8_t *pbUsrBuf, uint16_t wPMABufAddr, uint16_t wNBytes)
{// 計算需要處理的16位數據單元的數量（每個單元包含2個字節），比如接收了64字節，>>1,變成了32字節uint32_t n = (uint32_t)wNBytes >> 1;// 計算USB外設的基地址uint32_t BaseAddr = (uint32_t)USBx;// 用于循環計數和臨時存儲數據的變量uint32_t i, temp;// 定義一個指向PMA中16位數據的指針__IO uint16_t *pdwVal;// 定義一個指向用戶緩沖區的指針uint8_t *pBuf = pbUsrBuf;// 計算PMA中目標數據的起始地址pdwVal = (__IO uint16_t *)(BaseAddr + 0x400U + ((uint32_t)wPMABufAddr * PMA_ACCESS));// 循環處理每個16位數據單元for (i = n; i != 0U; i--){// 從PMA中讀取一個16位數據temp = *(__IO uint16_t *)pdwVal;pdwVal++;// 將16位數據的低8位存儲到用戶緩沖區*pBuf = (uint8_t)((temp >> 0) & 0xFFU);pBuf++;// 將16位數據的高8位存儲到用戶緩沖區*pBuf = (uint8_t)((temp >> 8) & 0xFFU);pBuf++;// 如果PMA訪問的步長大于1，則跳過一個額外的單元（可能是因為硬件設計）
#if PMA_ACCESS > 1UpdwVal++;
#endif}// 如果剩余的字節數不是2的倍數（即還有1個字節未處理）if ((wNBytes % 2U) != 0U){// 從PMA中讀取最后一個字節temp = *pdwVal;*pBuf = (uint8_t)((temp >> 0) & 0xFFU);}
}
#endif /* defined (USB) */

關于接收完成標志
可以看到這里有一個判斷條件if ((ep->xfer_len == 0U) || (count <= ep->maxpacket))，其中ep->xfer_len == 0U)是給控制傳輸用的，他需要嚴格的控制包數，count <= ep->maxpacket是給中斷傳輸用的，只要不大于最大包，就是傳輸完成（短包）

   /* multi-packet on the NON control OUT endpoint */ep->xfer_count += count;ep->xfer_buff += count;if ((ep->xfer_len == 0U) || (count <= ep->maxpacket)){/* RX COMPLETE */

3.處理接收到的數據

在這里插入圖片描述

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	USBD_StatusTypeDef USBD_LL_DataOutStage(USBD_HandleTypeDef *pdev,uint8_t epnum, uint8_t *pdata)
{USBD_EndpointTypeDef *pep;if (epnum == 0U){//一些實現代碼}else if ((pdev->pClass->DataOut != NULL) &&(pdev->dev_state == USBD_STATE_CONFIGURED)){pdev->pClass->DataOut(pdev, epnum);}else{/* should never be in this condition */return USBD_FAIL;}return USBD_OK;
}

USBD_ClassTypeDef  USBD_CUSTOM_HID =
{USBD_CUSTOM_HID_Init,USBD_CUSTOM_HID_DeInit,USBD_CUSTOM_HID_Setup,NULL, /*EP0_TxSent*/USBD_CUSTOM_HID_EP0_RxReady, /*EP0_RxReady*/ /* STATUS STAGE IN */USBD_CUSTOM_HID_DataIn, /*DataIn*/USBD_CUSTOM_HID_DataOut,NULL, /*SOF */NULL,NULL,USBD_CUSTOM_HID_GetHSCfgDesc,USBD_CUSTOM_HID_GetFSCfgDesc,USBD_CUSTOM_HID_GetOtherSpeedCfgDesc,USBD_CUSTOM_HID_GetDeviceQualifierDesc,
};

閱讀上面代碼，發現最終執行了pdev->pClass->DataOut(pdev, epnum);這個函數指針。
下圖是在初始化階段就綁定好的函數指針，可以找到真正執行的函數名字是
USBD_CUSTOM_HID_DataOut->

/**
/*** @brief  USBD_CUSTOM_HID_DataOut*         handle data OUT Stage* @param  pdev: device instance* @param  epnum: endpoint index* @retval status*/
static uint8_t  USBD_CUSTOM_HID_DataOut(USBD_HandleTypeDef *pdev,uint8_t epnum)
{USBD_CUSTOM_HID_HandleTypeDef     *hhid = (USBD_CUSTOM_HID_HandleTypeDef *)pdev->pClassData;((USBD_CUSTOM_HID_ItfTypeDef *)pdev->pUserData)->OutEvent(epnum,hhid->Report_buf[0],hhid->Report_buf[1]);USBD_LL_PrepareReceive(pdev, CUSTOM_HID_EPOUT_ADDR, hhid->Report_buf,USBD_CUSTOMHID_OUTREPORT_BUF_SIZE);return USBD_OK;
}

下一步執行這個函數指針，實際是CUSTOM_HID_OutEvent_FS(uint8_t epnum, uint8_t event_idx, uint8_t state)這個函數

/*** @brief  Manage the CUSTOM HID class events* @param  event_idx: Event index* @param  state: Event state* @retval USBD_OK if all operations are OK else USBD_FAIL*/
static int8_t CUSTOM_HID_OutEvent_FS(uint8_t epnum, uint8_t event_idx, uint8_t state)
{/* USER CODE BEGIN 6 */USBD_CUSTOM_HID_HandleTypeDef  *hhid = (USBD_CUSTOM_HID_HandleTypeDef*)hUsbDeviceFS.pClassData;for( uint8_t i  = 0;i <USBD_CUSTOMHID_OUTREPORT_BUF_SIZE;i++){USB_Recive_Buffer[i] = hhid->Report_buf[i];}HID_RxCpltCallback((uint8_t)epnum,&USB_Recive_Buffer);return (USBD_OK);/* USER CODE END 6 */
}

這個函數又把把數據從(USBD_CUSTOM_HID_HandleTypeDef*)hUsbDeviceFS.pClassData.Report_buf,轉移到了我們自定義的區域，這個Report區域和對應端點的區域是相等的，在下面的再次準備接收階段定義好了
在這里插入圖片描述

并且調用了這個函數來解析數據HID_RxCpltCallback((uint8_t)epnum,&USB_Recive_Buffer);

4.最后再次開啟準備接收工作

在這里插入圖片描述
執行了這個函數

  USBD_LL_PrepareReceive(pdev, CUSTOM_HID_EPOUT_ADDR, hhid->Report_buf,USBD_CUSTOMHID_OUTREPORT_BUF_SIZE);HAL_StatusTypeDef HAL_PCD_EP_Receive(PCD_HandleTypeDef *hpcd, uint8_t ep_addr, uint8_t *pBuf, uint32_t len)
{PCD_EPTypeDef *ep;ep = &hpcd->OUT_ep[ep_addr & EP_ADDR_MSK];/*setup and start the Xfer */ep->xfer_buff = pBuf;ep->xfer_len = len;ep->xfer_count = 0U;ep->is_in = 0U;ep->num = ep_addr & EP_ADDR_MSK;if ((ep_addr & EP_ADDR_MSK) == 0U){(void)USB_EP0StartXfer(hpcd->Instance, ep);}else{(void)USB_EPStartXfer(hpcd->Instance, ep);}return HAL_OK;
}

上面函數，把接收端口的一些存數據的地址，接收長度，計數等等信息復位

AL_StatusTypeDef USB_EPStartXfer(USB_TypeDef *USBx, USB_EPTypeDef *ep)
{uint32_t len;uint16_t pmabuffer;uint16_t wEPVal;/* IN endpoint */if (ep->doublebuffer == 0U){/* Multi packet transfer */if (ep->xfer_len > ep->maxpacket){len = ep->maxpacket;ep->xfer_len -= len;}else{len = ep->xfer_len;ep->xfer_len = 0U;}/* configure and validate Rx endpoint */PCD_SET_EP_RX_CNT(USBx, ep->num, len);

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