STMicroelectronics 系列：STM32F103 (基于 Cortex-M3)_（14）.STM32F103USB接口.docxVIP

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STM32F103USB接口

在上一节中，我们介绍了STM32F103的基本架构和外设。这一节，我们将详细探讨STM32F103的USB接口，包括其原理、配置和编程方法。USB（UniversalSerialBus，通用串行总线）是一种通用的接口标准，广泛应用于各种设备之间的数据传输。STM32F103集成了一个全速USB2.0设备控制器，支持USB1.1规范，可以实现高速的外设通信。

USB接口概述

STM32F103的USB接口支持以下功能：

全速（12Mbps）数据传输

支持多种USB设备类，如HID（人机接口设备）、CDC（通信设备类）、MassStorage（大容量存储设备）等

内置USB物理层（PHY），无需外部PHY芯片

支持端点配置，最多可以配置6个端点

支持控制传输、批量传输、中断传输和等时传输

USB协议

USB协议定义了设备与主机之间的通信规则，包括设备枚举、数据传输和电源管理。USB设备在连接到主机后，会经历以下过程：

连接和复位：设备连接到USB主机后，主机发送复位信号，使设备进入默认状态。

枚举：设备向主机报告其配置信息，主机根据这些信息配置设备。

配置：主机选择设备的工作配置，设备进入正常工作状态。

数据传输：主机和设备之间进行数据传输。

USB端点

USB端点是设备与主机之间数据传输的逻辑通道。STM32F103支持最多6个端点，每个端点可以配置为以下类型：

控制端点（Endpoint0）：用于设备枚举和配置。

批量端点：用于大量数据传输，如文件传输。

中断端点：用于周期性传输少量数据，如鼠标和键盘。

等时端点：用于实时数据传输，如音频和视频。

USB接口硬件配置

USB引脚配置

STM32F103的USB接口使用以下引脚：

DP：USB数据线正

DM：USB数据线负

VBUS：USB电源检测（可选）

ID：USB设备/主机检测（可选）

在使用USB接口时，需要将这些引脚配置为相应的功能。例如，使用STM32CubeMX工具配置USB引脚：

//STM32CubeMX生成的引脚配置代码

GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct={0};

//USBDPandDMpinsconfiguration

__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

GPIO_InitStruct.Pin=GPIO_PIN_11|GPIO_PIN_12;

GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_AF_PP;

GPIO_InitStruct.Pull=GPIO_NOPULL;

GPIO_InitStruct.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;

GPIO_InitStruct.Alternate=GPIO_AF14_USB;

HAL_GPIO_Init(GPIOA,GPIO_InitStruct);

电源管理

STM32F103的USB接口需要稳定的电源供应。可以通过USB的VBUS引脚检测USB电源状态，或者使用外部电源。例如，使用USBVBUS引脚进行电源检测：

//USBVBUSpinconfiguration

GPIO_InitStruct.Pin=GPIO_PIN_9;

GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_INPUT;

GPIO_InitStruct.Pull=GPIO_NOPULL;

HAL_GPIO_Init(GPIOA,GPIO_InitStruct);

//检测USB电源状态

uint32_tVBUS_Status=HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_9);

if(VBUS_Status==GPIO_PIN_SET){

//USB电源已连接

}else{

//USB电源未连接

}

USB接口硬件配置

USB引脚配置

STM32F103的USB接口使用以下引脚：

DP：USB数据线正

DM：USB数据线负

VBUS：USB电源检测（可选）

ID：USB设备/主机检测（可选）

在使用USB接口时，需要将这些引脚配置为相应的功能。例如，使用STM32CubeMX工具配置USB引脚：

//STM32CubeMX生成的引脚配置代码

GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct={0};

//USBDPandDMpinsconfiguration

__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

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