当前位置： 首页 > news >正文

APM32芯得 EP.29 | 基于APM32F103的USB键盘与虚拟串口复合设备配置详解

news 2025/8/20 7:02:16

如遇开发技术问题，欢迎前往开发者社区，极海技术团队将在线为您解答~
极海官方开发者社区​https://community.geehy.cn/

《APM32芯得》系列内容为用户使用APM32系列产品的经验总结，均转载自21ic论坛极海半导体专区，全文未作任何修改，未经原文作者授权禁止转载。

目录

1、USB设备描述符

2、USB配置描述符

3、USB HID报告描述符

4、修改端点缓存地址

    最近在编写DMA_ADC例程的过程中出现了一个中断配置的问题，在ADC采集过程中，结合手册进行ADC连续转换模式配置采集，手册上给出需要进行中断配置的信息，但是真实情况不需要进行中断配置也可以进行ADC连续转换采集，因此，我没过滤掉ADC采集中开启中断配置的信息，开启了ADC中断采集，因此这次以APM32F411官方例程中的DMA_ADC例程，复刻了此次出现的问题。

APM32F103具有USB全速接口，可以做USB从机的多种功能。USB协议中为了提供对多样设备的支持，定义了许多外部设备子类，常见的包括：

  • 人机交互类设备HID（Human Interface Device）

  • 通信类设备CDC（Communicate Device Class）

  • 大容量存储设备MSC（Mass Storage Class）

  • 视频类设备UVC（USB Video Class）

  • 音频类设备UAC（USB Audio Class）

HID (Human Interface Device) 是一种用于连接人机交互设备的USB设备类别。它定义了一组通用的协议和规范，用于支持键盘、鼠标、游戏控制器等各种输入设备的连接和交互。

CDC（Communication Device Class）是USB组织定义的一类专门给各种通信设备(电信通信设备和中速网络通讯设备)使用的USB子类，常用于虚拟串口。

USB大容量存储设备类（The USB mass storage device class）是一种计算机和移动设备之间的传输协议，它允许一个通用串行总线（USB）设备来访问主机的计算设备，使两者之间进行文件传输，常用于存储器读写和模拟U盘。

SDK中提供的例程就有虚拟串口CDC、鼠标HID、模拟U盘MSC的功能。

除了这些USB做单项功能的，USB还可以配置复合设备，能同时集成了多个不同类型的外设，可以实现多个功能的同时使用

接下来就尝试在极海SDK中增加HID KeyBoard+CDC 虚拟串口的复合设备配置，修改就基于极海APM32F10x_SDK_V1.8中已有的USB_CDC_VirtualCOMPort例程，就不用重新配置虚拟串口部分了。

实现要对USB的描述符进行修改，能让电脑识别出来是个什么设备。

1、USB设备描述符

重点是bDeviceClass改成0xEF,告诉电脑这是个复合设备。

const uint8_t g_usbDeviceDescriptor[USB_DEVICE_DESCRIPTOR_SIZE] ={0x12,  /*bLength：长度，设备描述符的长度为18字节*/USBD_DESC_DEVICE, /*bDescriptorType*/0x00,0x02,                     /*bcdUSB = 2.00 */0xEF,                       /*bDeviceClass*/0x02,                       /*bDeviceSubClass*/0x01,                       /*bDeviceProtocol*/0x40,                       /*bMaxPacketSize40---------------------------*/0x83,0x05,                  /*idVendor (0x0583)*/0x50,0x57,                  /*idProduct = 0x5750*/0x00,                       /*bcdDevice rel. 2.00*/0x02,1,                          /*Index of string descriptor describingmanufacturer */2,                          /*Index of string descriptor describingproduct*/3,                          /*Index of string descriptor describing thedevice serial number */0x01                        /*bNumConfigurations*/};

2、USB配置描述符

这里配置USB的配置描述符、接口描述符和端点描述符。

HID键盘使用两个端点，端点4（IN）和端点4（OUT）

VCP虚拟串口使用三个端点，端点1（IN）、端点1（OUT）和端点2（IN）

const uint8_t g_usbConfigDescriptor[USB_CONFIG_DESCRIPTOR_SIZE] ={0x09, /* bLength: Configuration Descriptor size */USBD_DESC_CONFIGURATION, /* bDescriptorType: Configuration */USB_CONFIG_DESCRIPTOR_SIZE,/* wTotalLength: Bytes returned */0x00,0x03,         /* bNumInterfaces: 1 interface */0x01,         /* bConfigurationValue: Configuration value */0x00,         /* iConfiguration: Index of string descriptor describingthe configuration*/0xC0,         /* bmAttributes: Self powered */0x32,         /* MaxPower 100 mA: this current is used for detecting Vbus *//*************************************功能1 HID键盘**************************************//*IAD描述符*/0x08,   //bLength：IAD描述符大小 0x0B,   //bDescriptorType：IAD描述符类型0x00,   //bFirstInterface：功能1 HID键盘的第一个接口描述符是在总的配置描述符中的第几个从0开始数0x01,   //bInferfaceCount：功能1 HID键盘有1个接口描述符0x03,   //bFunctionClass：同单HID功能时，设备符中的bDeviceClass0x00,   //bFunctionSubClass：同单HID功能时，设备符中的bDeviceSubClass0x01,   //bFunctionProtocol：同单HID功能时，设备符中的bDeviceProtocol0x00,   //iFunction：字符串描述中关于此设备的索引(个人理解是一个字符串描述符中有比如0~5是功能1的字符串，//6~10是功能2的字符串,如果是功能2的话，此值为6)/************** Descriptor of Custom HID interface ****************//* 09 */0x09,         /* bLength: Interface Descriptor size */USBD_DESC_INTERFACE,/* bDescriptorType: Interface descriptor type */0x00,         /* bInterfaceNumber: Number of Interface */0x00,         /* bAlternateSetting: Alternate setting */0x02,         /* bNumEndpoints */0x03,         /* bInterfaceClass: HID */0x01,         /* bInterfaceSubClass : 1=BOOT, 0=no boot */0x01,         /* nInterfaceProtocol : 0=none, 1=keyboard, 2=mouse */0,            /* iInterface: Index of string descriptor *//******************** Descriptor of Custom HID HID ********************//* 18 */0x09,         /* bLength: HID Descriptor size */0x21, /* bDescriptorType: HID */0x10,         /* bcdHID: HID Class Spec release number */0x01,0x00,         /* bCountryCode: Hardware target country */0x01,         /* bNumDescriptors: Number of HID class descriptors to follow */0x22,         /* bDescriptorType */KEYBOARD_SIZ_REPORT_DESC,//KEYBOARD_SIZ_REPORT_DESC,/* wItemLength: Total length of Report descriptor */0x00,/******************** Descriptor of Custom HID endpoints ******************//* 27 */0x07,          /* bLength: Endpoint Descriptor size */USBD_DESC_ENDPOINT, /* bDescriptorType: */0x84,          /* bEndpointAddress: Endpoint Address (IN) */0x03,          /* bmAttributes: Interrupt endpoint */0x08,          /* wMaxPacketSize: 8 Bytes max */0x00,0x20,          /* bInterval: Polling Interval (32 ms) *//* 34 */        0x07,        /* bLength: Endpoint Descriptor size */USBD_DESC_ENDPOINT,        /* bDescriptorType: *//*        Endpoint descriptor type */0x04,        /* bEndpointAddress: *//*        Endpoint Address (OUT) */0x03,        /* bmAttributes: Interrupt endpoint */0x01,        /* wMaxPacketSize: 2 Bytes max  */0x00,0x20,        /* bInterval: Polling Interval (20 ms) *//* 41 *//********************************功能2 VCP虚拟串口*****************************//*IAD描述符*//* Interface Association Descriptor(IAD Descriptor)  */ 0x08,   /*  bLength  */0x0B,   /*  bDescriptorType*/0x01,   /*  bFirstInterface*/0x02,   /*  bInterfaceCount*/0x02,   /*  bFunctionClass --CDC*/0x02,   /*  bFunctionSubClass*/0x01,   /*  bFunctionProtocoll*/0x00,   /*  iFunction *//**VCP虚拟串口**//*Interface Descriptor接口描述符*/0x09,   /* bLength: Interface Descriptor size */USBD_DESC_INTERFACE,  /* bDescriptorType: Interface *//* Interface descriptor type */0x01,   /* bInterfaceNumber: Number of Interface */   //<接口 1>0x00,   /* bAlternateSetting: Alternate setting */0x01,   /* bNumEndpoints: One endpoints used 该接口非0端点数*/0x02,   /* bInterfaceClass: Communication Interface Class */0x02,   /* bInterfaceSubClass: Abstract Control Model */0x01,   /* bInterfaceProtocol: Common AT commands */0x00,   /* iInterface: *//*Header Functional Descriptor类描述符*/0x05,   /* bLength: Endpoint Descriptor size */0x24,   /* bDescriptorType: CS_INTERFACE */0x00,   /* bDescriptorSubtype: Header Func Desc */0x10,   /* bcdCDC: spec release number */0x01,/*Call Management Functional Descriptor*/0x05,   /* bFunctionLength */0x24,   /* bDescriptorType: CS_INTERFACE */0x01,   /* bDescriptorSubtype: Call Management Func Desc */0x00,   /* bmCapabilities: D0+D1 */0x01,   /* bDataInterface: 1 *//*ACM Functional Descriptor*/0x04,   /* bFunctionLength */0x24,   /* bDescriptorType: CS_INTERFACE */0x02,   /* bDescriptorSubtype: Abstract Control Management desc */0x02,   /* bmCapabilities *//*Union Functional Descriptor*/0x05,   /* bFunctionLength */0x24,   /* bDescriptorType: CS_INTERFACE */0x06,   /* bDescriptorSubtype: Union func desc */0x00,   /* bMasterInterface: Communication class interface */0x01,   /* bSlaveInterface0: Data Class Interface *//*Endpoint 2 Descriptor端点描述符*/0x07,   /* bLength: Endpoint Descriptor size */USBD_DESC_ENDPOINT,   /* bDescriptorType: Endpoint */0x82,   /* bEndpointAddress: (IN2) */0x03,   /* bmAttributes: Interrupt */VIRTUAL_COM_PORT_INT_SIZE,      /* wMaxPacketSize: */0x00,0xFF,   /* bInterval: *//*Data class interface descriptor类描述符*/0x09,   /* bLength: Endpoint Descriptor size */USBD_DESC_INTERFACE,  /* bDescriptorType: */0x02,   /* bInterfaceNumber: Number of Interface */0x00,   /* bAlternateSetting: Alternate setting */0x02,   /* bNumEndpoints: Two endpoints used */0x0A,   /* bInterfaceClass: CDC */0x00,   /* bInterfaceSubClass: */0x00,   /* bInterfaceProtocol: */0x00,   /* iInterface: *//*Endpoint 3 Descriptor端点描述符*/0x07,   /* bLength: Endpoint Descriptor size */USBD_DESC_ENDPOINT,   /* bDescriptorType: Endpoint */0x01,   /* bEndpointAddress: (OUT1) */0x02,   /* bmAttributes: Bulk */VIRTUAL_COM_PORT_DATA_SIZE,             /* wMaxPacketSize: */0x00,0x00,   /* bInterval: ignore for Bulk transfer *//*Endpoint 1 Descriptor 端点描述符*/0x07,   /* bLength: Endpoint Descriptor size */USBD_DESC_ENDPOINT,   /* bDescriptorType: Endpoint */0x81,   /* bEndpointAddress: (IN1) */0x02,   /* bmAttributes: Bulk */VIRTUAL_COM_PORT_DATA_SIZE,             /* wMaxPacketSize: */0x00,0x00    /* bInterval */};

3、USB HID报告描述符

const uint8_t s_hidKeyboardReportDescriptor[HID_REPORT_DESCRIPTOR_SIZE] ={/*short Item   D7~D4:bTag;D3~D2:bType;D1~D0:bSize**bTag ---主条目          1000:输入(Input) 1001:输出(Output) 1011:特性(Feature)        1010:集合(Collection) 1100:关集合(End Collection) **                  全局条目         0000:用途页(Usage Page) 0001:逻辑最小值(Logical Minimum) 0010:逻辑最大值(Logical Maximum) 0011:物理最小值(Physical Minimum)**                                        0100:物理最大值(Physical Maximum) 0101:单元指数(Unit Exponet) 0110:单元(Unit) 0111:数据域大小(Report Size)**                                        1000:报告ID(Report ID) 1001:数据域数量(Report Count) 1010:压栈(Push) 1011:出栈(Pop) 1100~1111:保留(Reserved)**                  局部条目        0000:用途(Usage) 0001:用途最小值(Usage Minimum) 0010:用途最大值(Usage Maximum) 0011:标识符索引(Designator Index)**                                        0100:标识符最小值(Designator Minimum) 0101:标识符最大值(Designator Maximum) 0111:字符串索引(String Index) 1000:字符串最小值(String Minimum)   **                                        1001:字符串最大值(String Maximum) 1010:分隔符(Delimiter) 其他：保留(Reserved)**bType---00:主条目(main)  01:全局条目(globle)  10:局部条目(local)  11:保留(reserved)**bSize---00:0字节  01:1字节  10:2字节  11:4字节*///0x05:0000 01 01 这是个全局条目，用途页选择为普通桌面页0x05, 0x01, // USAGE_PAGE (Generic Desktop)//0x09:0000 10 01 这是个全局条目，用途选择为键盘0x09, 0x06, // USAGE (Keyboard)//0xa1:1010 00 01 这是个主条目，选择为应用集合，0xa1, 0x01, // COLLECTION (Application)//0x05:0000 01 11 这是个全局条目，用途页选择为键盘/按键0x05, 0x07, // USAGE_PAGE (Keyboard/Keypad)//0x19:0001 10 01 这是个局部条目，用途的最小值为0xe0，对应键盘上的左ctrl键0x19, 0xe0, // USAGE_MINIMUM (Keyboard LeftControl)//0x29:0010 10 01 这是个局部条目，用途的最大值为0xe7，对应键盘上的有GUI(WIN)键0x29, 0xe7, // USAGE_MAXIMUM (Keyboard Right GUI)//0x15:0001 01 01 这是个全局条目，说明数据的逻辑值最小值为00x15, 0x00, // LOGICAL_MINIMUM (0)//0x25:0010 01 01 这是个全局条目，说明数据的逻辑值最大值为10x25, 0x01, // LOGICAL_MAXIMUM (1)//0x95:1001 01 01 这是个全局条目，数据域的数量为8个0x95, 0x08, // REPORT_COUNT (8)//0x75:0111 01 01 这是个全局条目，每个数据域的长度为1位0x75, 0x01, // REPORT_SIZE (1)           //0x81:1000 00 01 这是个主条目，有8*1bit数据域作为输入，属性为:Data,Var,Abs0x81, 0x02, // INPUT (Data,Var,Abs)//0x95:1001 01 01 这是个全局条目,数据域的数量为1个0x95, 0x01, // REPORT_COUNT (1)//0x75:0111 01 01 这是个全局条目，每个数据域的长度为8位0x75, 0x08, // REPORT_SIZE (8)//0x81:1000 00 01 这是个主条目，有1*8bit数据域作为输入，属性为:Cnst,Var,Abs0x81, 0x03, // INPUT (Cnst,Var,Abs)//0x95:1001 01 01 这是个全局条目，数据域的数量为6个0x95, 0x06, // REPORT_COUNT (6)//0x75:0111 01 01 这是个全局条目，每个数据域的长度为8位0x75, 0x08, // REPORT_SIZE (8)//0x25:0010 01 01 这是个全局条目，逻辑最大值为2550x25, 0xFF, // LOGICAL_MAXIMUM (255)//0x19:0001 10 01 这是个局部条目，用途的最小值为00x19, 0x00, // USAGE_MINIMUM (Reserved (no event indicated))//0x29:0010 10 01 这是个局部条目，用途的最大值为0x650x29, 0x65, // USAGE_MAXIMUM (Keyboard Application)//0x81:1000 00 01 这是个主条目，有6*8bit的数据域作为输入，属相为属性为:Data,Var,Abs0x81, 0x00, // INPUT (Data,Ary,Abs)//0x25:0010 01 01 这是个全局条目，逻辑的最大值为10x25, 0x01, // LOGICAL_MAXIMUM (1)//0x95:1001 01 01 这是个全局条目，数据域的数量为20x95, 0x02, // REPORT_COUNT (2)//0x75:0111 01 01 这是个全局条目，每个数据域的长度为1位0x75, 0x01, // REPORT_SIZE (1)//0x05:0000 01 01 这是个全局条目，用途页选择为LED页0x05, 0x08, // USAGE_PAGE (LEDs)//0x19:0001 10 01 这是个局部条目，用途的最小值为0x01,对应键盘上的Num Lock0x19, 0x01, // USAGE_MINIMUM (Num Lock)//0x29:0010 10 01 这是个局部条目，用途的最大值为0x02,对应键盘上的Caps Lock0x29, 0x02, // USAGE_MAXIMUM (Caps Lock)//0x91:1001 00 01 这是个主条目，有2*1bit的数据域作为输出，属性为:Data,Var,Abs0x91, 0x02, // OUTPUT (Data,Var,Abs)//0x95:1001 01 01 这是个全局条目，数据域的数量为1个0x95, 0x01, // REPORT_COUNT (1)//0x75:0111 01 01 这是个全局条目，每个数据域的长度为6bit,正好与前面的2bit组成1字节0x75, 0x06, // REPORT_SIZE (6)//0x91:1001 00 01 这是个主条目，有1*6bit数据域最为输出，属性为:Cnst,Var,Abs0x91, 0x03, // OUTPUT (Cnst,Var,Abs)0xc0        // END_COLLECTION};

4、修改端点缓存地址

在 usb_config.h中，调整每个USB端点分配的地址。

#define ENDP0_RXADDR        (0x40)#define ENDP0_TXADDR        (0x80)#define ENDP1_TXADDR        (0xC0)#define ENDP1_RXADDR        (0x0F0)#define ENDP2_TXADDR        (0x110)#define ENDP4_RXADDR        (0x150)#define ENDP4_TXADDR        (0x190)

这时候就完成基本的配置，可以让电脑识别到键盘和虚拟串口的设备，但不能正常使用。

接下来就是代码初始化部分的修改。

基于本来虚拟串口的初始化增加HID配置

void CDC_Init(void){USBD_InitParam_T usbParam;USBD_InitParamStructInit(&usbParam);usbParam.classReqHandler = USBD_ClassHandler;usbParam.stdReqExceptionHandler = KeyBoard_ReportDescriptor;//增加HID配置usbParam.resetHandler = VCP_Reset;usbParam.inEpHandler = USBD_VCP_InEpCallback;usbParam.outEpHandler = USBD_VCP_OutEpCallback;usbParam.pDeviceDesc = (USBD_Descriptor_T *)&g_deviceDescriptor;usbParam.pConfigurationDesc = (USBD_Descriptor_T *)&g_configDescriptor;usbParam.pStringDesc = (USBD_Descriptor_T *)g_stringDescriptor;usbParam.pStdReqCallback = &stdReqCallback;USBD_Init(&usbParam);}void KeyBoard_ReportDescriptor(USBD_DevReqData_T *reqData){uint8_t len;if((reqData->byte.bRequest == USBD_GET_DESCRIPTOR) &&(reqData->byte.bmRequestType.bit.recipient == USBD_RECIPIENT_INTERFACE) &&(reqData->byte.bmRequestType.bit.type == USBD_REQ_TYPE_STANDARD)){if(reqData->byte.wValue[1] == 0x21){len = USB_MIN(reqData->byte.wLength[0], 9);USBD_CtrlInData((uint8_t *)&g_configDescriptor.pDesc[0x12], len);}else if(reqData->byte.wValue[1] == 0x22){len = USB_MIN(reqData->byte.wLength[0], g_ReportDescriptor.size);USBD_CtrlInData((uint8_t *)g_ReportDescriptor.pDesc, len);}}else{USBD_SetEPTxRxStatus(USBD_EP_0, USBD_EP_STATUS_STALL, USBD_EP_STATUS_STALL);}}

到此配置部分基本完成，接下来到main中增加段测试代码，验证USB配置是否正确。

配置虚拟串口一直打印dataBuf[5]= {0xaa,0xbb,0xcc,0xdd,0xff};

HID键盘根据键值表输出数字1


 

void Delay(uint32_t i){while(i--);}unsigned char dataBuf[5]= {0xaa,0xbb,0xcc,0xdd,0xff};uint8_t Keyboad_Buf[8]={0,0,0x1E,0,0,0,0,0};int main(void){CDC_Init();while(1){USBD_TxData(USBD_EP_1, dataBuf, 5);USBD_TxData(USBD_EP_4, Keyboad_Buf, 8);Delay(0xFFFFFF);}}

图片

烧录代码到开发板，接上USB线到电脑，可以看到Bushound能看到配置的复合设备。

图片

使用串口助手能看到虚拟串口能正确打印我们的数据，键盘也正常在发送数字1，证明代码配置没问题，两个功能使用一个USB接口实现了。SDK的虚拟串口也有做接收回传的功能，可以直接使用。

到此键盘+虚拟串口的例程就简单修改完成了。

注：文章作者在原帖中提供了例程文件，有需要请至原文21ic论坛下载

原文地址：https://bbs.21ic.com/icview-3321226-1-1.html

http://www.lryc.cn/news/625486.html

相关文章：

  • 清空 github 仓库的历史提交记录（创建新分支）
  • HUD抬头显示器太阳光模拟器设备用于杂散光测试介绍
  • 第4章 React状态管理基础
  • 【SpringBoot】Dubbo、Zookeeper
  • QT之QWaitCondition降低cpu占用率，从忙等待到高效同步
  • Qt——文件操作
  • Qt原对象系统工作机制
  • 基于 PyTorch 模型训练优化、FastAPI 跨域配置与 Vue 响应式交互的手写数字识别
  • SpreadJS 协同服务器 MongoDB 数据库适配支持
  • JavaSSM框架从入门到精通！第二天(MyBatis(一))！
  • EasyExcel 合并单元格最佳实践：基于注解的自动合并与样式控制
  • AI硬件英伟达选购的建议。
  • SSH 使用密钥登录服务器
  • 服务器无公网ip如何对外提供服务？本地网络只有内网IP，如何能被外网访问？
  • Netty内存池中ChunkList详解
  • 库卡机器人tag焊接保护气体流量控制系统
  • 基于SpringBoot的停车场管理系统【2026最新】
  • 在Ubuntu上安装并使用Vue2的基本教程
  • ComfyUI部署Wan2.2，开放API，文生视频与图生视频
  • Diamond开发经验（1）
  • Unity进阶--C#补充知识点--【C#各版本的新功能新语法】C#1~4与C#5
  • 【科研绘图系列】R语言绘制多组火山图
  • 腾讯混元3D系列开源模型：从工业级到移动端的本地部署
  • Java：枚举的使用
  • arcgis-空间矫正工具（将下发数据A的信息放置原始数据B的原始信息并放置到成果数据C中，主要按下发数据A的范围）
  • Android-ContentProvider的跨应用通信学习总结
  • IPD流程执行检查表
  • Java高级面试实战：Spring Boot微服务与Redis缓存整合案例解析
  • 我的SSM框架自学3
  • 《C++进阶之STL》【二叉搜索树】