8修改host_正点原子【STM32-F407探索者】第五十九章 USB 鼠标键盘(Host)实验
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上一章我們向大家介紹了如何利用 STM32F4 的 USB HOST 接口來驅動 U 盤，本章，我們
將利用 STM32F4 的 USB HOST 來驅動 USB 鼠標/鍵盤。本章分為如下幾個部分：
59.1 USB 鼠標鍵盤簡介
59.2 硬件設計
59.3 軟件設計
59.4 下載驗證
59.1 USB 鼠標鍵盤簡介
傳統的鼠標和鍵盤是采用 PS/2 接口和電腦通信的，但是現在 PS/2 接口在電腦上逐漸消失，
所以現在越來越多的鼠標鍵盤采用的是 USB 接口，而不是 PS/2 接口的了。
USB 鼠標鍵盤屬于 USB HID 設備。USB HID 即：Human Interface Device（人機交互設備）
的縮寫，鍵盤、鼠標與游戲桿等都屬于此類設備。不過 HID 設備并不一定要有人機接口，只要
符合 HID 類別規范的設備都是 HID 設備。關于 USB HID 的知識，我們這里就不詳細介紹了，
請大家自行百度學習。
本章，我們同上一章一樣，我們直接移植官方的 USB HID 例程，官方例程路徑：光盤→8，
STM32 參考資料→STM32 USB 學習資料→STM32_USB-Host-Device_Lib_V2.1.0→Project→
USB_Host_Examples→HID，該例程支持 USB 鼠標和鍵盤等 USB HID 設備，本章我們將移植這
個例程到探索者 STM32F407 開發板上。
59.2 硬件設計
本節實驗功能簡介：開機的時候先顯示一些提示信息，然后初始化 USB HOST，并不斷輪
詢。當檢測到 USB 鼠標/鍵盤的插入后，顯示設備類型，并顯示設備輸入數據，
如果是 USB 鼠標：將顯示鼠標移動的坐標（X，Y 坐標），滾輪滾動數值（Z 坐標）以及
按鍵（左中右）。
如果是 USB 鍵盤：將顯示鍵盤輸入的數字/字母等內容（不是所有按鍵都支持，部分按鍵
沒有做解碼支持，比如 F1~F12）。
最后，還是用 DS0 提示程序正在運行。
所要用到的硬件資源如下：
1） 指示燈 DS0
2） 串口
3） TFTLCD 模塊
4） USB HOST 接口
這幾個部分，在之前的實例中都已經介紹過了，我們在此就不多說了。這里再次提醒大家，
P11 的連接，要通過跳線帽連接 PA11 和 D-以及 PA12 和 D+。
59.3 軟件設計
本章，我們在第十八章實驗 （實驗 13 TFTLCD 顯示實驗 ）的基礎上修改，先打開實驗
13 的工程，在 HARDWARE 文件夾所在文件夾下新建一個 USB 的文件夾，對照官方 HID 例子，
將相關文件拷貝到 USB 文件夾下。
然后，我們在工程里面添加 USB HID 相關代碼，最終得到如圖 59.3.1 所示的工程：
圖 59.3.1 USB 鼠標鍵盤工程截圖可以看到，USB 部分代碼，同上一章的在結構上是一模一樣的，只是.c 文件稍微有些變化。
同樣，我們移植需要修改的代碼，就是 USB_APP 里面的這兩個.c 文件了。
其中 usb_bsp.c 的代碼，和之前的章節一模一樣，可以用上一章的代碼直接替換即可正常使
用。
usbh_usr.c 里面的代碼，則有所變化，重點代碼如下：
//下面兩個函數,為 ALIENTEK 添加,以防止 USB 死機
//USB 枚舉狀態死機檢測,防止 USB 枚舉失敗導致的死機
//phost:USB_HOST 結構體指針
//返回值:0,沒有死機
// 1,死機了,外部必須重新啟動 USB 連接.
u8 USBH_Check_EnumeDead(USBH_HOST *phost)
{
static u16 errcnt=0;
//這個狀態,如果持續存在,則說明 USB 死機了.
if(phost->gState==HOST_CTRL_XFER&&(phost->EnumState==ENUM_IDLE||
phost->EnumState==ENUM_GET_FULL_DEV_DESC))
{
errcnt++;
if(errcnt>2000)//死機了
{
errcnt=0;
RCC->AHB2RSTR|=1<<7; //USB OTG FS 復位
delay_ms(5);
RCC->AHB2RSTR&=~(1<<7); //復位結束
return 1;
}
}else errcnt=0;
return 0;
}
//USB HID 通信死機檢測,防止 USB 通信死機(暫時僅針對:DTERR,即 Data toggle error)
//pcore:USB_OTG_Core_dev_HANDLE 結構體指針
//phidm:HID_Machine_TypeDef 結構體指針
//返回值:0,沒有死機
// 1,死機了,外部必須重新啟動 USB 連接.
u8 USBH_Check_HIDCommDead(USB_OTG_CORE_HANDLE *pcore,
HID_Machine_TypeDef *phidm)
{
if(pcore->host.HC_Status[phidm->hc_num_in]==HC_DATATGLERR)
//檢測到 DTERR 錯誤,直接重啟 USB.
{
return 1;
}
return 0;
}
//
//USB 鍵盤鼠標數據處理
//鼠標初始化
void USR_MOUSE_Init(void)
{
USBH_Msg_Show(2);
//USB 鼠標
USB_FIRST_PLUGIN_FLAG=1;//標記第一次插入
}
//鍵盤初始化
void USR_KEYBRD_Init(void)
{
USBH_Msg_Show(1);
//USB 鍵盤
USB_FIRST_PLUGIN_FLAG=1;//標記第一次插入
}
//零時數組,用于存放鼠標坐標/鍵盤輸入內容(4.3 屏,最大可以輸入 2016 字節)
__align(4) u8 tbuf[2017];
//USB 鼠標數據處理
//data:USB 鼠標數據結構體指針
void USR_MOUSE_ProcessData(HID_MOUSE_Data_TypeDef *data)
{
static signed short x,y,z;
if(USB_FIRST_PLUGIN_FLAG)//第一次插入,將數據清零
{
USB_FIRST_PLUGIN_FLAG=0;
x=y=z=0;
}
x+=(signed char)data->x;
if(x>9999)x=9999;
if(x<-9999)x=-9999;
y+=(signed char)data->y;
if(y>9999)y=9999;
if(y<-9999)y=-9999;
z+=(signed char)data->z;
if(z>9999)z=9999;
if(z<-9999)z=-9999;
POINT_COLOR=BLUE;
sprintf((char*)tbuf,"BUTTON:");
if(data->button&0X01)strcat((char*)tbuf,"LEFT ");
if((data->button&0X03)==0X02)strcat((char*)tbuf,"RIGHT");
else if((data->button&0X03)==0X03)strcat((char*)tbuf,"+RIGHT");
if((data->button&0X07)==0X04)strcat((char*)tbuf,"MID ");
else if((data->button&0X07)>0X04)strcat((char*)tbuf,"+MID");
LCD_Fill(30+56,180,lcddev.width-1,180+16,WHITE);
LCD_ShowString(30,180,210,16,16,tbuf);
sprintf((char*)tbuf,"X POS:%05d",x);
LCD_ShowString(30,200,200,16,16,tbuf);
sprintf((char*)tbuf,"Y POS:%05d",y);
LCD_ShowString(30,220,200,16,16,tbuf);
sprintf((char*)tbuf,"Z POS:%05d",z);
LCD_ShowString(30,240,200,16,16,tbuf);
//printf("btn,X,Y,Z:0x%x,%d,%d,%drn",data->button,(signed char)data->x,
//(signed char)data->y,(signed char)data->z);
}
//USB 鍵盤數據處理
//data:USB 鼠標數據結構體指針
void USR_KEYBRD_ProcessData (uint8_t data)
{
static u16 pos;
static u16 endx,endy;
static u16 maxinputchar;
u8 buf[4];
if(USB_FIRST_PLUGIN_FLAG)//第一次插入,將數據清零
{
USB_FIRST_PLUGIN_FLAG=0;
endx=((lcddev.width-30)/8)*8+30;
//得到 endx 值
endy=((lcddev.height-220)/16)*16+220;
//得到 endy 值
maxinputchar=((lcddev.width-30)/8);
maxinputchar*=(lcddev.height-220)/16;//當前 LCD 最大可以顯示的字符數.
pos=0;
}
POINT_COLOR=BLUE;
sprintf((char*)buf,"%02X",data);
LCD_ShowString(30+56,180,200,16,16,buf);//顯示鍵值
if(data>=' '&&data<='~')
{
tbuf[pos++]=data;
tbuf[pos]=0;
//添加結束符.
if(pos>maxinputchar)pos=maxinputchar;//最大輸入這么多
}else if(data==0X0D) //退格鍵
{
if(pos)pos--;
tbuf[pos]=0;
//添加結束符.
}
if(pos<=maxinputchar) //沒有超過顯示區
{
LCD_Fill(30,220,endx,endy,WHITE);
LCD_ShowString(30,220,endx-30,endy-220,16,tbuf);
}
//printf("KEY Board Value:%02Xrn",data);
//printf("KEY Board Char:%crn",data);
}
ST 官方的 USB HID 例程，僅僅是能用，很多地方還要改善，比如識別率低，容易死機（枚
舉/通信都可能死機）等問題，這里：USBH_Check_EnumeDead 和 USBH_Check_HIDCommDead
這兩個函數，就是我們針對官方 HID 例程現有 bug 做出的改進處理，通過這兩個函數，可以檢
測枚舉/通信是否正常，當出現異常時，直接重啟 USB 內核，重新連接設備，這樣可以防止死
機造成的程序無響應情況。
另外，為了提高對鼠標鍵盤的識別率和兼容性，對 usbh_hid_core.c 里面的兩處代碼進行了
修改：
1，USBH_HID_ClassRequest 函數，修改代碼（351 行）為：
classReqStatus = USBH_Set_Idle (pdev, pphost, 100, 0);//這里 duration 官方設置的是 0,修改為
//100,提高兼容性
2，USBH_Set_Idle 函數，修改代碼（542 行）為：
phost->Control.setup.b.wLength.w = 100; //官方的這里設置的是 0,導致部分鼠標無法識別,
//這里修改為 100 以后,識別率明顯提高.
以上兩處地方，官方默認值都是設置的 0，我們修改為 100 后，可以明顯提高 USB 鼠標/
鍵盤的識別率，兼容性好很多。
還有，在 usbh_hid_keybd.h 里面，要修改鍵盤類型的定義，改為：
#define QWERTY_KEYBOARD
//通用鍵盤
//#define AZERTY_KEYBOARD
//法國版鍵盤
ST 官方例程，是使用的法國版鍵盤，一般我們國內用的是通用鍵盤，所以，需要換一個宏
定義（換成：QWERTY_KEYBOARD）。
最后，在 usbh_hid_mouse.c 里面，MOUSE_Decode 函數用于鼠標數據解析，但是 ST 官方
例程僅對 4 字節鼠標數據做了解析，而忽略了 5 字節/6 字節鼠標數據的處理，所以，需要修改
該函數為：
extern HID_Machine_TypeDef HID_Machine;
static void MOUSE_Decode(uint8_t *data)
{
if(HID_Machine.length==5||HID_Machine.length==6)//5/6 字節長度 USB 鼠標數據處理
{
HID_MOUSE_Data.button = data[0];
HID_MOUSE_Data.x = data[1];
HID_MOUSE_Data.y = data[3]<<4|data[2]>>4;
HID_MOUSE_Data.z = data[4];
}else if(HID_Machine.length==4) //4 字節長度的 USB 鼠標數據處理
{
HID_MOUSE_Data.button = data[0];
HID_MOUSE_Data.x = data[1];
HID_MOUSE_Data.y = data[2];
HID_MOUSE_Data.z = data[3];
}
USR_MOUSE_ProcessData(&HID_MOUSE_Data);
}
再回到 usbh_usr.c，USR_MOUSE_Init 和 USR_MOUSE_ProcessData 用于處理鼠標數據，這
兩個函數在 usbh_hid_mouse.c 里面被調用，USR_MOUSE_Init 在鼠標初始化的時候被調用，而
USR_MOUSE_ProcessData 函數，則在鼠標初始化成功，輪詢數據的時候調用，處理鼠標數據，
該函數將得到的鼠標數據顯示在 LCD 上面。
同樣，USR_KEYBRD_Init 和 USR_KEYBRD_ProcessData 用于處理鍵盤數據，這兩個函數
在 usbh_hid_keybd.c 里面被調用，USR_KEYBRD_Init 在鍵盤初始化的時候被調用，而
USR_KEYBRD_ProcessData 函數，則在鍵盤初始化成功，輪詢數據的時候調用，處理鍵盤數據，
該函數將鍵盤輸入的字符顯示在 LCD 上面。
其他代碼，我們就不再介紹了，請大家參考開發板光盤本例程源碼。
最后，來看看 main.c 里面的代碼，如下：
USBH_HOST USB_Host;
USB_OTG_CORE_HANDLE USB_OTG_Core_dev;
extern HID_Machine_TypeDef HID_Machine;
//USB 信息顯示
//msgx:0,USB 無連接
// 1,USB 鍵盤
// 2,USB 鼠標
// 3,不支持的 USB 設備
void USBH_Msg_Show(u8 msgx)
{
POINT_COLOR=RED;
switch(msgx)
{
case 0: //USB 無連接
LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"USB Connecting...");
LCD_Fill(0,150,lcddev.width,lcddev.height,WHITE);
break;
case 1: //USB 鍵盤
LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"USB Connected ");
LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"USB KeyBoard");
LCD_ShowString(30,180,210,16,16,"KEYVAL:");
LCD_ShowString(30,200,210,16,16,"INPUT STRING:");
break;
case 2: //USB 鼠標
LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"USB Connected ");
LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"USB Mouse");
LCD_ShowString(30,180,210,16,16,"BUTTON:");
LCD_ShowString(30,200,210,16,16,"X POS:");
LCD_ShowString(30,220,210,16,16,"Y POS:");
LCD_ShowString(30,240,210,16,16,"Z POS:");
break;
case 3: //不支持的 USB 設備
LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"USB Connected ");
LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"Unknow Device");
break;
}
}
//HID 重新連接
void USBH_HID_Reconnect(void)
{
//關閉之前的連接
USBH_DeInit(&USB_OTG_Core_dev,&USB_Host); //復位 USB HOST
USB_OTG_StopHost(&USB_OTG_Core_dev);
//停止 USBhost
if(USB_Host.usr_cb->DeviceDisconnected)
//存在,才禁止
{
USB_Host.usr_cb->DeviceDisconnected(); //關閉 USB 連接
USBH_DeInit(&USB_OTG_Core_dev, &USB_Host);
USB_Host.usr_cb->DeInit();
USB_Host.class_cb->DeInit(&USB_OTG_Core_dev,&USB_Host.device_prop);
}
USB_OTG_DisableGlobalInt(&USB_OTG_Core_dev);//關閉所有中斷
//重新復位 USB
__HAL_RCC_USB_OTG_FS_FORCE_RESET();//USB OTG FS 復位
delay_ms(5);
__HAL_RCC_USB_OTG_FS_RELEASE_RESET();//復位結束
memset(&USB_OTG_Core_dev,0,sizeof(USB_OTG_CORE_HANDLE));
memset(&USB_Host,0,sizeof(USB_Host));
//重新連接 USB HID 設備
USBH_Init(&USB_OTG_Core_dev,USB_OTG_FS_CORE_ID,&USB_Host,&HID_cb,
&USR_Callbacks);
}
int main(void)
{
u32 t;
HAL_Init();
//初始化 HAL 庫
Stm32_Clock_Init(336,8,2,7);
//設置時鐘,168Mhz
delay_init(168);
//初始化延時函數
uart_init(115200);
//初始化 USART
usmart_dev.init(84);
//初始化 USMART
LED_Init();
//初始化 LED
KEY_Init();
//初始化 KEY
LCD_Init(); //初始化 LCD
SRAM_Init();
//初始化外部 SRAM
W25QXX_Init();
//初始化 W25Q128
POINT_COLOR=RED;
LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"Explorer STM32F4");
LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"USB MOUSE/KEYBOARD TEST");
LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");
LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2017/5/16");
LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"USB Connecting...");
//初始化 USB 主機
USBH_Init(&USB_OTG_Core_dev,USB_OTG_FS_CORE_ID,&USB_Host,&HID_cb,
&USR_Callbacks);
while(1)
{
USBH_Process(&USB_OTG_Core_dev, &USB_Host);
if(bDeviceState==1)//連接建立了
{
if(USBH_Check_HIDCommDead(&USB_OTG_Core_dev,&HID_Machine))
//檢測 USB HID 通信,是否還正常?
{
USBH_HID_Reconnect();//重連
}
}else
//連接未建立的時候,檢測
{
if(USBH_Check_EnumeDead(&USB_Host))
//檢測 USB HOST 枚舉是否死機了?死機了,則重新初始化
{
USBH_HID_Reconnect();//重連
}
}
t++;
if(t==200000)
{
LED0=!LED0;
t=0;
}
}
}
這里總共三個函數：USBH_Msg_Show 用于顯示一些提示信息，在 usbh_usr.c 里面被相關
函數調用。USBH_HID_Reconnect 則用于 USB HID 重新連接，當發現枚舉/通信死機的時候，
調用該函數實現 USB 復位重啟，以重新連接；最后，main 函數就比較簡單了，處理方式和上
一章幾乎一樣，只是多了一些通信死機處理。
軟件設計部分就為大家介紹到這里。
59.4 下載驗證
在代碼編譯成功之后，我們下載到探索者 STM32F4 開發板上，然后在 USB_HOST 端子插
入 USB 鼠標/鍵盤，注意：此時 USB SLAVE 口不要插 USB 線到電腦，否則會干擾！！
等 USB 鼠標/鍵盤成功識別后，便可以看到 LCD 顯示 USB Connected，并顯示設備類型：
USB Mouse 或者 USB KeyBoard，同時也會顯示輸入的數據，如圖 58.4.1 和圖 58.4.2 所示：
圖 59.4.1 USB 鼠標測試圖 59.4.2 USB 鍵盤測試其中，圖 59.4.1 是 USB 鼠標測試界面，圖 59.4.2 是 USB 鍵盤測試界面。
最后，特別提醒大家，由于例程的 HID 內核，只處理了第一個接口描述符，所以對于 USB
符合設備，只能識別第一個描述符所代表的設備。體現到實際使用中，就是：USB 無線鼠標，
一般是無法使用（被識別為鍵盤），而 USB 無線鍵盤，可以使用，因為鍵盤在第一個描述符，
鼠標在第二個描述符。
如果想支持 USB 無線鼠標，可以通過修改 usbh_hid_core.c 里面的 USBH_HID_InterfaceInit
函數來支持。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的8修改host_正点原子【STM32-F407探索者】第五十九章 USB 鼠标键盘(Host)实验的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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