【外設移植】USB鍵盤+M61開發板

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01介紹

前面寫過兩遍關于 USB 協議基礎的帖子，如果對 USB 協議不了解，可以去看看下列的基礎內容。

【探索 USB】01. USB 協議基礎 - 小安派 S1&M61 教程合集 - 物聯網開發者社區-安信可論壇 - Powered by Discuz! (ai-thinker.com)

【探索 USB】02. 設備的連接和枚舉 - 小安派 S1&M61 教程合集 - 物聯網開發者社區-安信可論壇 - Powered by Discuz! (ai-thinker.com)

這篇開始使用 M62 板子來實現 USB 的設備開發，首先從最簡單的 USB HID 鍵盤開始。固件的 SDK 使用的是 CherryUSB 開源 USB 固件。CherryUSB 是一個小而美的、可移植性高的、用于嵌入式系統的 USB 主從協議棧。設備端的協議執行流程如下圖：

02描述符

CherryUSB 實現好了一套 USB 的設備協議，只需要使用的 CheryyUSB 提供的接口調用就可以實現想要的 USB 設備了。首先應該為 USB 設備填描述符。描述符的種類很多，先得理解他們的含義。

設備 (Device) ：就是一個實實在在的 USB 設備，比如 USB 鼠標，U 盤。

配置(Configuration)：一個 USB 設備可以有多種配置。比如 4G 上網卡就有 2 種配置：U 盤、上網卡。第 1 次把 4G 上網卡插入電腦時，它是一個 U 盤，可以安裝里面的程序。裝好程序后，把它再次插入電腦，它就是一個上網卡。驅動程序可以選擇讓它工作于哪種配置，同一時間只能有一種配置有效。大多數的 USB 設備只有一種配置。

接口 (Interface) ：每個配置下可以有多個接口，這個接口不是硬件上的接口，可以把這個接口理解為功能，一個接口就代表該設備當前支持的一種功能。

端點 (Endpoint) ：每個接口可以有多個端點。USB 主機和設備就是通過端點進行數據交互的。每個端點地址對應一個方向，例如端點 2-IN，端點 2-OUT，這兩個含義完全不同。

對于 HID 設備來說還有 HID 描述符和 HID 報告描述符。

HID 描述符：描述設備數據包的固定代碼字節數組，包括設備支持多少個包，包有多大，以及包中每個字節和比特的含義。

HID 報告描述符：HID 報告描述符是一個硬編碼的字節數組，用于描述設備的數據包。這包括：設備支持多少數據包，數據包有多大，以及數據包中每個字節和位的用途。

有關 USB 鍵盤鼠標的數據報格式可以看如下帖子：

USB-HID 鍵鼠通訊數據格式 - 技術干貨 - 物聯網開發者社區-安信可論壇 - Powered by Discuz! (ai-thinker.com)

下面來一一看看它們都怎么寫的。

>>>>設備描述符

cherryUSB 中封裝了宏來定義設備描述符：

詳細說說字段表示的意思：

>>>>配置描述符

cherryUSB 中封裝了宏來定義配置描述符：

>>>>接口描述符

接口描述符是需要自己寫成數組的：

>>>>端點描述符

>>>>HID 描述符

>>>>HID 報告描述符

03設備的實現

在設備連接時設備端就需要向主機上報各種描述符，主機這時候就會識別到設備然后給 USB 設備分配端口（USB 協議基礎中的設備枚舉）。

連接完成后設備就可以通過 usbd_ep_start_write 函數（cherryUSB 提供的 API）向主機上報數據了。

在主函數中調用它, 如下就實現了一個不斷向主機發送字母 a 的 usb 鍵盤設備。

為了能和真實的鍵盤對應上，這里特意使用矩陣鍵盤接上板子來讀取矩陣鍵盤的鍵值，將對應的鍵值轉換成對應的 hid 報告發送給電腦端。

硬件的接線順序如下：

在矩陣鍵盤掃描的 task 里面循環掃描矩陣鍵盤，如果按鍵有按下直接轉換成對應的 hid 鍵值：

這些鍵值的定義可以在這里找到：

在 usb 鍵盤的 task 里面則取接受消息，并把消息發松給 pc 端。

04USB描述符的查看

Windows 下可以使用 usbview 來查看 usb 描述符信息，這有利于我們調試分析使用。

05USB協議調試軟件

usb 協議相對還是比較復雜的，任何的描述符寫錯了都可能導致設備沒辦法正常的工作。這時候好用的調試軟件就非常的重要了。

USBlyzer, WireShark 都是可以用來抓 USB 數據包進行分析的。

審核編輯 黃宇