STM32 USB 设备中间件 tinyusb

整个 STM32 USB 设备中间件确实是基于 USB中断机制 来驱动的，详细说来：

• USB硬件控制器 通过中断通知 MCU 有事件发生，比如：

  • 总线事件（连接、断开、重置、挂起、唤醒等）
  • 数据包传输完成（端点IN/OUT完成数据传输）
  • 控制请求到达（SETUP包）

• 中断服务程序（ISR） 捕获这些事件，调用 USB中间件的处理函数

  • 这部分代码就在 usbd_core.c、usbd_ctlreq.c、usbd_ioreq.c 中处理各种USB事件和请求
  • 并根据事件类型调用对应的类回调函数（比如 Audio类的 DataIn、DataOut 回调）

• 上层USB类代码 通过实现这些回调函数，完成具体的数据处理和传输逻辑（如音频数据采集发送）

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所以，USB中间件不是轮询模式，而是基于中断触发和事件驱动的，响应速度快且效率高，非常适合USB这种实时性要求高的通信。

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USB通信的核心就是：

1. 中断触发

   • USB硬件收到主机的数据包或事件（比如控制请求、数据传输完成）后产生中断。
   • MCU进入USB中断服务程序。

2. 控制端点（Endpoint 0）处理控制请求

   • usbd_ctlreq.c 负责解析并响应标准USB请求（Get Descriptor、Set Configuration等）。
   • 控制端点也处理类特定请求，比如音频控制接口的音量调节命令。

3. 读写缓冲区

   • 非控制端点的数据传输（如音频数据的IN/OUT端点）通过 usbd_ioreq.c 管理。
   • 中断触发后，USB核心库调用对应类的回调函数（如音频的 DataIn、DataOut），让上层代码读写缓冲区。
   • 上层类代码负责填充要发送的数据，或处理接收到的数据。

4. 数据发送和接收

   • 通过 USBD_LL_Transmit() 等底层函数启动端点数据传输。
   • 传输完成后触发中断，再次调用回调，形成循环。

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TinyUSB

基于 STM32F103（比如 STM32F103C8）+ STM32CubeMX + HAL 使用 TinyUSB。下面是最完整的集成步骤，可以让你保留 STM32CubeMX 的结构，同时接入 TinyUSB 来实现如 USB CDC、HID、MSC 等设备功能。

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🧱 基础条件

确保你已经完成：

✅ STM32CubeMX 工程创建，启用了 USB（Device 模式）
✅ 使用 HAL 库（非 LL）
✅ 项目使用 Makefile 或 CMake 构建（你用的是 CMake）
✅ 下载了 TinyUSB 源码

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🧩 集成步骤（CubeMX + HAL + TinyUSB）

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✅ 1. STM32CubeMX 设置

• Pinout

  • USB_DP: PA12 ✅
  • USB_DM: PA11 ✅

• Middleware

  • 不启用 USB_DEVICE 中的 CDC/HID（我们用 TinyUSB 实现）

• Peripherals

  • 启用 USB 外设（Device 模式）
  • 其他系统外设如时钟、SysTick、RCC、USART 自行配置

然后生成代码，结构大概是：

Core/└── Src/└── Inc/
Drivers/└── STM32F1xx_HAL_Driver/└── CMSIS/

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✅ 2. 引入 TinyUSB 到项目中

把 TinyUSB 下载并放在项目目录中，例如：

third_party/tinyusb/

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✅ 3. 添加 tusb_config.h 文件

在 Core/Inc/ 中添加配置文件：

📄 Core/Inc/tusb_config.h

#ifndef _TUSB_CONFIG_H_
#define _TUSB_CONFIG_H_#define CFG_TUSB_MCU             OPT_MCU_STM32F1
#define CFG_TUSB_RHPORT0_MODE    OPT_MODE_DEVICE
#define CFG_TUSB_OS              OPT_OS_NONE#define CFG_TUD_ENDPOINT0_SIZE   64// 启用 TinyUSB 的子功能（例如 CDC）
#define CFG_TUD_CDC              1
#define CFG_TUD_MSC              0
#define CFG_TUD_HID              0
#define CFG_TUD_MIDI             0
#define CFG_TUD_VENDOR           0#endif // _TUSB_CONFIG_H_

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✅ 4. 初始化 TinyUSB（在 main.c 中）

在 main.c 中手动初始化 USB：

#include "tusb.h"int main(void)
{HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();MX_USB_PCD_Init(); // CubeMX 生成的 USB 初始化tusb_init(); // 初始化 TinyUSB 核心while (1){tud_task();     // TinyUSB 轮询任务（必须）}
}

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✅ 5. 添加 CDC 回调（比如 echo）

📄 usb_descriptors.c

#include "tusb.h"// USB 描述符定义（可以参考 tinyusb/examples/device/cdc_msc）

📄 cdc_device.c

void tud_cdc_rx_cb(uint8_t itf) {uint8_t buf[64];uint32_t count = tud_cdc_read(buf, sizeof(buf));tud_cdc_write(buf, count);  // Echo 回去tud_cdc_write_flush();
}

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✅ 6. 修改 CMake 以包含 TinyUSB

你已有的 CMakeLists.txt 加上：

# 添加 TinyUSB 子目录
add_subdirectory(third_party/tinyusb)# 添加 tusb_config.h 和 tinyusb 头文件
target_include_directories(${PROJECT_NAME} PRIVATE${CMAKE_SOURCE_DIR}/Core/Inc${CMAKE_SOURCE_DIR}/third_party/tinyusb/src
)# 链接 TinyUSB 设备库
target_link_libraries(${PROJECT_NAME} PRIVATEtusb
)

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✅ 整体结构

Project/
├── Core/
│   └── Inc/tusb_config.h
│   └── Src/main.c
├── third_party/
│   └── tinyusb/
├── CMakeLists.txt

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🔍 验证结果（CDC 示例）

连接 USB 到电脑后，你会在设备管理器看到一个 USB COM 口（“TinyUSB CDC Device”），使用串口工具发送内容时能回显回来。

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🧩 可选：使用 USB 断电重启技巧（为 Win7 兼容）

STM32F1 没有 USB ID 引脚，有时需要拉低 D+ 来实现“USB 插拔”效果：

// 拉低 USB D+（PA12）一会儿再放开
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_12, GPIO_PIN_RESET);
HAL_Delay(10);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_12, GPIO_PIN_SET);

可以放在 main() 开头。

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✅ 总结

步骤	内容
1	CubeMX 生成基本工程
2	引入 TinyUSB 代码
3	添加 tusb_config.h
4	main.c 中调用 tusb_init()
5	编写描述符、回调函数
6	CMake 添加 TinyUSB 库

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很关键的问题！如果你使用 STM32F103 + HAL + TinyUSB，中断函数（ISR）是必须配置的，否则 USB 无法正常通信。

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✅ 必要中断处理函数（USB）

对于 STM32F103，使用的是 USB (Device FS) 外设，它的 中断向量是：USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler。

🔧 你需要在中断中调用 TinyUSB 的中断处理函数：

void USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler(void)
{tud_int_handler(0);  // 通知 TinyUSB 发生 USB 中断，端口 0
}

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🔍 具体配置方法

1. CubeMX 生成的中断处理代码在 stm32f1xx_it.c：

默认它会生成这个空函数：

void USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler(void)
{HAL_PCD_IRQHandler(&hpcd_USB_FS); // CubeMX 自动生成的 HAL USB 中断处理
}

你要把它替换或追加为：

#include "tusb.h"void USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler(void)
{// 直接跳过 HAL 的处理，交给 TinyUSBtud_int_handler(0);
}

🟡 注意：如果你用的是 LL 驱动或没用 HAL，可以自己配置 NVIC 和中断优先级。

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🔧 NVIC 中断开启

在 MX_USB_PCD_Init() 或 CubeMX 中自动会开启中断：

HAL_NVIC_SetPriority(USB_LP_CAN1_RX0_IRQn, 0, 0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(USB_LP_CAN1_RX0_IRQn);

如果没有，请手动添加。

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💡 如果你使用 CMake 项目结构：

确保你把 stm32f1xx_it.c 和 stm32f1xx_it.h 添加到了 target_sources() 列表中，并在其中定义上述中断函数。

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✅ 总结

步骤	内容说明
中断函数名称	USB_LP_CAN1_RX0_IRQHandler()
中断函数实现	调用 tud_int_handler(0);
HAL 中断是否保留？	否（TinyUSB 自己处理）
NVIC 中断优先级/使能	必须启用，优先级可设为 0
文件放在	Core/Src/stm32f1xx_it.c

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