STMicroelectronics 系列：STM32F7 系列_（16）.STM32F7系列USB接口.docxVIP

PAGE1

PAGE1

STM32F7系列USB接口

USB接口概述

USB（UniversalSerialBus，通用串行总线）是一种广泛应用的接口标准，用于在计算机和各种外设之间进行数据传输。STM32F7系列微控制器集成了一个高度灵活的USB接口，支持USB2.0全速（12Mbps）和高速（480Mbps）通信。该接口不仅支持标准的USB设备和主机模式，还支持OTG（On-The-Go）模式，使得STM32F7可以同时作为设备和主机使用，极大地扩展了其应用范围。

USB接口的特点

高速数据传输：支持480Mbps的高速传输，适用于需要大量数据传输的应用场景。

多种模式支持：支持设备模式、主机模式和OTG模式，灵活应对不同的应用需求。

丰富的端点配置：支持多个端点，每个端点可以配置为不同的传输类型（控制、批量、中断、等时）。

强大的DMA支持：内置DMA控制器，可以实现高效的数据传输，减轻CPU的负担。

低功耗管理：支持多种低功耗模式，如挂起和恢复，有助于延长电池寿命。

外设支持：集成了USB物理层（PHY）和数据链路层（DLC），简化了硬件设计。

USB接口的硬件结构

STM32F7系列的USB接口硬件结构主要由以下几个部分组成：

USB控制器（USBDevice/HostController）：负责USB协议的解析和生成，管理USB传输的状态和控制。

USB物理层（USBPHY）：实现USB信号的物理传输，包括信号的编码和解码。

USB数据链路层（USBDLC）：负责数据包的打包和解包，以及错误检测和校正。

DMA控制器：用于高效的数据传输，减轻CPU的负担。

USB引脚：包括D+、D-和VBUS引脚，用于连接USB设备或主机。

USB控制器

USB控制器是USB接口的核心部分，负责处理USB的协议层。它支持多种传输类型，包括控制传输、批量传输、中断传输和等时传输。控制器通过USB设备或主机协议栈与外设进行通信，管理USB传输的状态和控制。

USB物理层

USB物理层负责实现USB信号的物理传输。STM32F7系列集成了全速和高速的PHY，可以在不同的传输速率下工作。物理层包括信号的编码和解码、差分信号的处理以及电源管理。

USB数据链路层

USB数据链路层负责数据包的打包和解包，以及错误检测和校正。它确保数据在传输过程中保持完整性和可靠性。数据链路层还负责处理USB的握手信号，如ACK、NAK和STALL。

DMA控制器

DMA控制器用于高效的数据传输，减轻CPU的负担。通过配置DMA，可以实现数据的自动传输，无需CPU的频繁干预。这对于大流量的数据传输特别有用，可以显著提高系统的性能。

USB引脚

STM32F7系列的USB引脚包括D+、D-和VBUS。D+和D-用于差分信号的传输，VBUS用于电源管理。这些引脚需要连接到外部USB设备或主机，以实现通信。

USB接口的软件配置

STM32F7系列的USB接口配置主要通过STM32CubeMX工具和HAL库（HardwareAbstractionLayer，硬件抽象层）来实现。以下是一些基本的配置步骤和示例代码。

使用STM32CubeMX配置USB接口

打开STM32CubeMX：启动STM32CubeMX工具。

选择微控制器：在项目配置中选择STM32F7系列的微控制器。

配置USB接口：在PinoutConfiguration界面中，找到并配置USB接口。可以选择设备模式、主机模式或OTG模式。

生成代码：配置完成后，生成初始化代码。这些代码将包括必要的头文件、库文件和初始化函数。

初始化USB接口

以下是一个使用HAL库初始化USB接口的示例代码：

#includestm32f7xx_hal.h

//USB设备句柄

USBD_HandleTypeDefhUsbDeviceFS;

//USB初始化函数

voidMX_USB_Device_Init(void)

{

//USB设备初始化

USBD_Init(hUsbDeviceFS,FS_Desc,0);

//配置USB设备类

USBD_RegisterClass(hUsbDeviceFS,USBD_CDC_ClassDriver);

//注册USB设备类回调函数

USBD_CDC_RegisterInterface(hUsbDeviceFS,USBD_Interface_fop庹);

//启动USB设备

USBD_Start(hUsbDeviceFS);

}

//USB设备描述符

USBD_Descriptors_tF