UEFI开发探索85- YIE002USB开发板（08 制作HID设备）
(请保留-> 作者: 罗冰 https://blog.csdn.net/luobing4365)
YIE002USB开发板之制作HID设备-编程
- 1 YIE002-STM32的USB编程
- 2 调整示例工程Custom_HID
- 3 修改代码
- 3.1 准备描述符
- 3.2 支持ReadFile()和WriteFile()方式的代码
- 3.3 支持Input报告和Output报告的方式、以及Feature报告的代码
- 3.3.1 准备通信用的标志和缓冲区
- 3.3.2 修改RESULT CustomHID_Data_Setup(uint8_t RequestNo)
- 3.3.3 修改Get_Report和Set_Report的处理函数
- 4 测试
在介绍完所有背景知识后，终于可以进入实质的嵌入式编程了。
本篇拟使用YIE002开发板，制作一个USB HID设备，支持三种通信方式，以对应UEFI开发探索73和74所讨论的三种上位机通信。
这个系列的博客，主要还是偏向UEFI编程的探索，对于嵌入式的编程，不想讨论过多。对于YIE002的嵌入式开发，请移步我另外一个专栏“嵌入式开发”，在其中我开了一个新坑，用来探索YIE002的编程。
1 YIE002-STM32的USB编程
这款开发板的主芯片是STM32F103C8T6，是我出差最常带的版型。本篇所写的代码，适用于所有F1系列作为主芯片的开发板，比如正点原子的战舰开发板。
从意法的官方资料可知，STM32 MCU有如下USB IP：
- USB IP 可作为全速USB设备，存在于STM32F102、STM32F103；
- USB+ IP 可作为全速USB设备，存在于STM32F0x2；
- FS OTG IP 可作为全速和低速USB主机、全速USB设备，存在于STM32F105、STM32F107、STM32F2、STM32F4；
- HS OTG IP 可作为高速、全速和低速USB主机，可作为高速和全速USB设备，存在于STM32F2、STM32F4。
官方也提供了不同的USB库，以适应开发需求。比如针对USB IP和USB+ IP，提供的库如图1所示。
图1 USB(+) IP对应的USB库
因此，对F103系的MCU而言，可以选择Legacy library进行开发，也可以使用Cube library进行开发。
本篇的开发，是基于Legacy library的示例工程Custom_HID改造的。使用Cube library开发的方式，可以博客中参考嵌入式开发的专栏。
2 调整示例工程Custom_HID
我平常开发嵌入式产品，主要使用的是MDK Keil工具。Legacy library（STSW-STM32121）中提供的示例工程，支持各种编译工具。当然，也带来很多我不需要的冗余代码。另外，由于共用了外围设备库和评估板的各种文件，Legacy library组织了很好的代码结构，但对我而言是累赘，总不能每次都在库的文件夹下进行修改吧。
因此，我对示例工程Custom_HID进行了调整，删除了很多不需要的代码，重新组织了代码结构。
如图2所示，是调整过的代码结构。
图2 调整过的代码结构
另一个需要注意的地方，是头文件的路径，如图3所示。
图3 头文件包含路径
另外，在选择设备的时候，选择STM32F103C8，编译针对YIE002-STM32型开发板的生成文件。
其他的细节，请以本篇博客提供的工程，对照原始的Custom_HID工程，即可了解。
3 修改代码
修改代码的过程主要包括：
- 准备各种描述符，包括设备描述符、配置描述符和报表描述符等；
- 实现三种通信方式的代码支持；
详细过程如下。
3.1 准备描述符
描述符主要在文件usb_desc.c中修改。配置描述符比较简单，主要将厂商ID和产品ID修改为自己需要的值。主要的修改在配置描述符中，需要注意的是，端点描述符和接口描述符与配置描述符在同一数组内。
示例1 配置描述符
const uint8_t CustomHID_ConfigDescriptor[CUSTOMHID_SIZ_CONFIG_DESC] =
{……//前略
/******************** Descriptor of Custom HID endpoints ******************//* 27 */0x07, /* bLength: Endpoint Descriptor size */USB_ENDPOINT_DESCRIPTOR_TYPE, /* bDescriptorType: */0x81, /* bEndpointAddress: Endpoint Address (IN) */0x03, /* bmAttributes: Interrupt endpoint */0x40, /* wMaxPacketSize: 64 Bytes max */0x00,0x20, /* bInterval: Polling Interval (32 ms) *//* 34 */0x07, /* bLength: Endpoint Descriptor size */USB_ENDPOINT_DESCRIPTOR_TYPE, /* bDescriptorType: *//* Endpoint descriptor type */0x01, /* bEndpointAddress: *//* Endpoint Address (OUT) */0x03, /* bmAttributes: Interrupt endpoint */0x40, /* wMaxPacketSize: 64 Bytes max */0x00,
0x20, /* bInterval: Polling Interval (20 ms) */
}
从示例1可以看出，通信用的端点号为1，可以输入输出。包括缺省的端点0在内，使用了两个端点号，因此在接口描述符中，bNumEndpoints必须为2（示例1中没有列出）。
而报表描述符，设置了16字节的通道，如示例2所示。
示例2 报表描述符
const uint8_t CustomHID_ReportDescriptor[CUSTOMHID_SIZ_REPORT_DESC] =
{0x05, 0x01, // USAGE_PAGE (Generic Desktop)0x09, 0x00, // USAGE (0) 0xa1, 0x01, // COLLECTION (Application)0x15, 0x00, // LOGICAL_MINIMUM (0)0x25, 0xff, // LOGICAL_MAXIMUM (255)0x19, 0x01, // USAGE_MINIMUM (1)0x29, 0x10, // USAGE_MAXIMUM (16) 0x95, 0x10, // REPORT_COUNT (16)0x75, 0x08, // REPORT_SIZE (8)0x81, 0x02, // INPUT (Data,Var,Abs)0x19, 0x01, // USAGE_MINIMUM (1)0x29, 0x10, // USAGE_MAXIMUM (16) 0x91, 0x02, // OUTPUT (Data,Var,Abs)0x19, 0x01, // USAGE_MINIMUM (1)0x29, 0x10, // USAGE_MAXIMUM (16)0xB1, 0x02, // Feature(Data, Variable, Absolute)0xc0 // END_COLLECTION
}; /* CustomHID_ReportDescriptor */
从中可以看出，构建的通道中，Input报告、Output报告和Feature报告均为16字节长。
3.2 支持ReadFile()和WriteFile()方式的代码
在源文件usb_prop.c中，修改端点的通信能力：
SetEPTxCount(ENDP1, 0x40); //robin: 修改为64字节大小SetEPRxCount(ENDP1, 0x40); //robin: 修改为64字节大小
修改通信函数，在源文件usb_endp.c中进行修改，代码如下：
uint8_t Receive_Buffer[0xff];
void EP1_OUT_Callback(void)
{// BitAction Led_State;uint32_t DataLength = 0;/* Read received data (2 bytes) */ DataLength=USB_SIL_Read(EP1_OUT, Receive_Buffer); //读取端点得到的数据SetEPRxStatus(ENDP1, EP_RX_VALID);if (Receive_Buffer[0] == 0xA0)//将第二个字节改为1返回，表示是采用端点发送的方式{Receive_Buffer[1]=0x1;}USB_SIL_Write(EP1_IN,Receive_Buffer,DataLength);SetEPTxStatus(ENDP1,EP_TX_VALID);
}
其他代码不用动，并将usb_prop.c下的 void CustomHID_Status_In(void)函数中的内容全部注释掉。
至此，就完成了这种通信方式的编写。
3.3 支持Input报告和Output报告的方式、以及Feature报告的代码
为了支持这两种通信方式，需要实现Set_Report和Get_Report类命令。这两个类命令，有三种报告使用，包括Input报告、Output报告和Feature报告。其中，Input报告和Output报告作为输入输出通信，对应上层的函数为HidD_GetInputReport()和HidD_SetOutputReport()；Feature报告对应上层的函数为HidD_GetFeature()和HidD_SetFeature()。
这三种报告都是使用Set_Report 和Get_Report命令来传输数据的，只是通过类命令中的wValue来区分报告类型：1为Input报告、2为Output报告、3为Feature报告。
需要注意的是，USB通信中，都是站在主机的角度来看通信过程的，所有命令也都是由主机发起的。Set_Report对设备而言，是接收数据；Get_Report对设备而言，是发送数据。
修改过程如下：
3.3.1 准备通信用的标志和缓冲区
uint8_t Report_Buf[16]; //Robin: 报告长度为16，见报告描述符
uint8_t Report_InOut_Flag=0; //Robin: Input报告和Output报告标志
uint8_t Report_Feature_Flag=0;//Robin: Feature报告标志
3.3.2 修改RESULT CustomHID_Data_Setup(uint8_t RequestNo)
......
/*** GET_PROTOCOL, GET_REPORT, SET_REPORT ***/else if ( (Type_Recipient == (CLASS_REQUEST | INTERFACE_RECIPIENT)) ){ switch( RequestNo ){case GET_PROTOCOL:CopyRoutine = CustomHID_GetProtocolValue;break;case SET_REPORT:CopyRoutine = CustomHID_SetReport_Feature;Request = SET_REPORT;break;//robin add for get_reportcase GET_REPORT:if((Report_InOut_Flag==0)&&(Report_Feature_Flag==0))return USB_NOT_READY; //Robin: Inform the host that the data is not readyCopyRoutine = CustomHID_GetReport_Feature;Request = GET_REPORT;break;default:break;}}if (CopyRoutine == NULL){return USB_UNSUPPORT;}pInformation->Ctrl_Info.CopyData = CopyRoutine;pInformation->Ctrl_Info.Usb_wOffset = 0;(*CopyRoutine)(0);return USB_SUCCESS;
}
也即增加了Get_Report和Set_Report的处理函数。
3.3.3 修改Get_Report和Set_Report的处理函数
/*******************************************************************************
* Function Name : CustomHID_SetReport_Feature
* Description : Set Feature request handling
* Input : Length.
* Output : None.
* Return : Buffer
*******************************************************************************/
uint8_t *CustomHID_SetReport_Feature(uint16_t Length)
{if(pInformation->USBwValues.bw.bb1 == OUT_REPORT)Report_InOut_Flag=1;else if(pInformation->USBwValues.bw.bb1 == FEATURE_REPORT)Report_Feature_Flag=1;if (Length == 0){pInformation->Ctrl_Info.Usb_wLength = 16;//2; //robinreturn NULL;}else{// return Report_Buf;return &Report_Buf[pInformation->Ctrl_Info.Usb_wOffset];}
}
/*************************************************************************
* Function Name : CustomHID_GetReport_Feature
* Description : Set Feature request handling
* Input : Length.
* Output : None.
* Return : Buffer
*************************************************************************/
uint8_t *CustomHID_GetReport_Feature(uint16_t Length)
{if(pInformation->USBwValues.bw.bb1 == IN_REPORT)Report_InOut_Flag=0;else if(pInformation->USBwValues.bw.bb1 == FEATURE_REPORT)Report_Feature_Flag=0;if (Length == 0) //此处报告需要发送的长度{pInformation->Ctrl_Info.Usb_wLength = 16;//2; //robinreturn NULL;
// return (uint8_t *)16;}else //此处返回需要处理的数据{if(pInformation->USBwValues.bw.bb1 == FEATURE_REPORT){if(Report_Buf[0] == 0xA0)Report_Buf[1]=0x3;}else{if(Report_Buf[0] == 0xA0)Report_Buf[1]=0x2;}return Report_Buf;}
}
从中很容易看出，针对不同的报告，函数进行了不同的处理。为了方便上位机测试，简单地将收到的数据，进行了局部修改，然后返回。
4 测试
将固件代码编译，下载到YIE002开发板中，使用上位机工具进行测试，如图4所示。
图4 使用UsbHID工具测试HID设备
根据HID设备的固件代码，不同的通信方式，在第一个字节为0xA0的时候，返回的第二个字节分别为0x1、0x2和0x3。从图3中可以看出，是按照代码设定的逻辑在正常工作的。
至此，我们完成了USB HID设备的编写。下一篇开始，将在UEFI环境下对HID设备进行访问。
Gitee地址：https://gitee.com/luobing4365/uefi-explorer
项目代码位于：/84 YIE2HID下
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