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使用 CH567 实现 USB1 串口

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发表于 2022-4-26 21:10 | 显示全部楼层 |阅读模式
这次的目标是实现一个 USB 转串口的设备,参考的是Arduino Leonardo 的 USB CDC。这个串口是标准USB串口,在Windows下无需驱动。首先抓取描述符如下:
USB Composite Device
  
Connection Status
  
  
Device connected
  
  
Current Configuration
  
  
1
  
  
Speed
  
  
Full (12 Mbit/s)
  
  
Device Address
  
  
4
  
  
Number Of Open Pipes
  
  
3
  
Device Descriptor ArduinoLeonardo
  
Offset
  
  
Field
  
  
Size
  
  
Value
  
  
Description
  
  
0
  
  
bLength
  
  
1
  
  
12h
  
  
1
  
  
bDescriptorType
  
  
1
  
  
01h
  
  
Device
  
  
2
  
  
bcdUSB
  
  
2
  
  
0200h
  
  
USB Spec 2.0
  
  
4
  
  
bDeviceClass
  
  
1
  
  
EFh
  
  
Miscellaneous
  
  
5
  
  
bDeviceSubClass
  
  
1
  
  
02h
  
  
Common Class
  
  
6
  
  
bDeviceProtocol
  
  
1
  
  
01h
  
  
Interface Association  Descriptor
  
  
7
  
  
bMaxPacketSize0
  
  
1
  
  
40h
  
  
64 bytes
  
  
8
  
  
idVendor
  
  
2
  
  
2341h
  
  
10
  
  
idProduct
  
  
2
  
  
8036h
  
  
12
  
  
bcdDevice
  
  
2
  
  
0100h
  
  
1.00
  
  
14
  
  
iManufacturer
  
  
1
  
  
01h
  
  
"Arduino  LLC"
  
  
15
  
  
iProduct
  
  
1
  
  
02h
  
  
"Arduino  Leonardo"
  
  
16
  
  
iSerialNumber
  
  
1
  
  
03h
  
  
17
  
  
bNumConfigurations
  
  
1
  
  
01h
  
Configuration Descriptor1 Bus Powered, 500 mA
  
Offset
  
  
Field
  
  
Size
  
  
Value
  
  
Description
  
  
0
  
  
bLength
  
  
1
  
  
09h
  
  
1
  
  
bDescriptorType
  
  
1
  
  
02h
  
  
Configuration
  
  
2
  
  
wTotalLength
  
  
2
  
  
004Bh
  
  
4
  
  
bNumInterfaces
  
  
1
  
  
02h
  
  
5
  
  
bConfigurationValue
  
  
1
  
  
01h
  
  
6
  
  
iConfiguration
  
  
1
  
  
00h
  
  
7
  
  
bmAttributes
  
  
1
  
  
A0h
  
  
Bus Powered, Remote  Wakeup
  
  
4..0: Reserved
  
  
...00000
  
  
5: Remote Wakeup
  
  
..1.....
  
  
Yes
  
  
6: Self Powered
  
  
.0......
  
  
No, Bus Powered
  
  
7: Reserved (set to  one)
  (bus-powered for 1.0)
  
  
1.......
  
  
8
  
  
bMaxPower
  
  
1
  
  
FAh
  
  
500 mA
  
Interface AssociationDescriptor Abstract Control Model
  
Offset
  
  
Field
  
  
Size
  
  
Value
  
  
Description
  
  
0
  
  
bLength
  
  
1
  
  
08h
  
  
1
  
  
bDescriptorType
  
  
1
  
  
0Bh
  
  
Interface Association
  
  
2
  
  
bFirstInterface
  
  
1
  
  
00h
  
  
3
  
  
bInterfaceCount
  
  
1
  
  
02h
  
  
4
  
  
bFunctionClass
  
  
1
  
  
02h
  
  
CDC Control
  
  
5
  
  
bFunctionSubClass
  
  
1
  
  
02h
  
  
Abstract Control  Model
  
  
6
  
  
bFunctionProtocol
  
  
1
  
  
00h
  
  
7
  
  
iFunction
  
  
1
  
  
00h
  
Interface Descriptor 0/0 CDCControl, 1 Endpoint
  
Offset
  
  
Field
  
  
Size
  
  
Value
  
  
Description
  
  
0
  
  
bLength
  
  
1
  
  
09h
  
  
1
  
  
bDescriptorType
  
  
1
  
  
04h
  
  
Interface
  
  
2
  
  
bInterfaceNumber
  
  
1
  
  
00h
  
  
3
  
  
bAlternateSetting
  
  
1
  
  
00h
  
  
4
  
  
bNumEndpoints
  
  
1
  
  
01h
  
  
5
  
  
bInterfaceClass
  
  
1
  
  
02h
  
  
CDC Control
  
  
6
  
  
bInterfaceSubClass
  
  
1
  
  
02h
  
  
Abstract Control  Model
  
  
7
  
  
bInterfaceProtocol
  
  
1
  
  
00h
  
  
8
  
  
iInterface
  
  
1
  
  
00h
  
Header FunctionalDescriptor
  
Offset
  
  
Field
  
  
Size
  
  
Value
  
  
Description
  
  
0
  
  
bFunctionLength
  
  
1
  
  
05h
  
  
1
  
  
bDescriptorType
  
  
1
  
  
24h
  
  
CS Interface
  
  
2
  
  
bDescriptorSubtype
  
  
1
  
  
00h
  
  
Header
  
  
3
  
  
bcdCDC
  
  
2
  
  
0110h
  
  
1.10
  
Call ManagementFunctional Descriptor
  
Offset
  
  
Field
  
  
Size
  
  
Value
  
  
Description
  
  
0
  
  
bFunctionLength
  
  
1
  
  
05h
  
  
1
  
  
bDescriptorType
  
  
1
  
  
24h
  
  
CS Interface
  
  
2
  
  
bDescriptorSubtype
  
  
1
  
  
01h
  
  
Call Management
  
  
3
  
  
bmCapabilities
  
  
1
  
  
01h
  
  
7..2: Reserved
  
  
000000..
  
  
1: Data Ifc Usage
  
  
......0.
  
  
Call management only  over Comm Ifc
  
  
0: Call Management
  
  
.......1
  
  
Handles call  management itself
  
  
4
  
  
bDataInterface
  
  
1
  
  
01h
  
Abstract ControlManagement Functional Descriptor
  
Offset
  
  
Field
  
  
Size
  
  
Value
  
  
Description
  
  
0
  
  
bFunctionLength
  
  
1
  
  
04h
  
  
1
  
  
bDescriptorType
  
  
1
  
  
24h
  
  
CS Interface
  
  
2
  
  
bDescriptorSubtype
  
  
1
  
  
02h
  
  
Abstract Control  Management
  
  
3
  
  
bmCapabilities
  
  
1
  
  
06h
  
  
7..4: Reserved
  
  
0000....
  
  
3: Connection
  
  
....0...
  
  
2: Send Break
  
  
.....1..
  
  
Send Break request  supported
  
  
1: Line Coding
  
  
......1.
  
  
Line Coding requests  and Serial State notification supported
  
  
0: Comm Features
  
  
.......0
  
Union FunctionalDescriptor
  
Offset
  
  
Field
  
  
Size
  
  
Value
  
  
Description
  
  
0
  
  
bFunctionLength
  
  
1
  
  
05h
  
  
1
  
  
bDescriptorType
  
  
1
  
  
24h
  
  
CS Interface
  
  
2
  
  
bDescriptorSubtype
  
  
1
  
  
06h
  
  
Union
  
  
3
  
  
bControlInterface
  
  
1
  
  
00h
  
  
4
  
  
bSubordinateInterface0
  
  
1
  
  
01h
  
  
CDC Data
  
Endpoint Descriptor 81 1In, Interrupt, 64 ms
  
Offset
  
  
Field
  
  
Size
  
  
Value
  
  
Description
  
  
0
  
  
bLength
  
  
1
  
  
07h
  
  
1
  
  
bDescriptorType
  
  
1
  
  
05h
  
  
Endpoint
  
  
2
  
  
bEndpointAddress
  
  
1
  
  
81h
  
  
1 In
  
  
3
  
  
bmAttributes
  
  
1
  
  
03h
  
  
Interrupt
  
  
1..0: Transfer Type
  
  
......11
  
  
Interrupt
  
  
7..2: Reserved
  
  
000000..
  
  
4
  
  
wMaxPacketSize
  
  
2
  
  
0010h
  
  
16 bytes
  
  
6
  
  
bInterval
  
  
1
  
  
40h
  
  
64 ms
  
Interface Descriptor 1/0 CDCData, 2 Endpoints
  
Offset
  
  
Field
  
  
Size
  
  
Value
  
  
Description
  
  
0
  
  
bLength
  
  
1
  
  
09h
  
  
1
  
  
bDescriptorType
  
  
1
  
  
04h
  
  
Interface
  
  
2
  
  
bInterfaceNumber
  
  
1
  
  
01h
  
  
3
  
  
bAlternateSetting
  
  
1
  
  
00h
  
  
4
  
  
bNumEndpoints
  
  
1
  
  
02h
  
  
5
  
  
bInterfaceClass
  
  
1
  
  
0Ah
  
  
CDC Data
  
  
6
  
  
bInterfaceSubClass
  
  
1
  
  
00h
  
  
7
  
  
bInterfaceProtocol
  
  
1
  
  
00h
  
  
8
  
  
iInterface
  
  
1
  
  
00h
  
Endpoint Descriptor 02 2Out, Bulk, 64 bytes
  
Offset
  
  
Field
  
  
Size
  
  
Value
  
  
Description
  
  
0
  
  
bLength
  
  
1
  
  
07h
  
  
1
  
  
bDescriptorType
  
  
1
  
  
05h
  
  
Endpoint
  
  
2
  
  
bEndpointAddress
  
  
1
  
  
02h
  
  
2 Out
  
  
3
  
  
bmAttributes
  
  
1
  
  
02h
  
  
Bulk
  
  
1..0: Transfer Type
  
  
......10
  
  
Bulk
  
  
7..2: Reserved
  
  
000000..
  
  
4
  
  
wMaxPacketSize
  
  
2
  
  
0040h
  
  
64 bytes
  
  
6
  
  
bInterval
  
  
1
  
  
00h
  
Endpoint Descriptor 83 3In, Bulk, 64 bytes
  
Offset
  
  
Field
  
  
Size
  
  
Value
  
  
Description
  
  
0
  
  
bLength
  
  
1
  
  
07h
  
  
1
  
  
bDescriptorType
  
  
1
  
  
05h
  
  
Endpoint
  
  
2
  
  
bEndpointAddress
  
  
1
  
  
83h
  
  
3 In
  
  
3
  
  
bmAttributes
  
  
1
  
  
02h
  
  
Bulk
  
  
1..0: Transfer Type
  
  
......10
  
  
Bulk
  
  
7..2: Reserved
  
  
000000..
  
  
4
  
  
wMaxPacketSize
  
  
2
  
  
0040h
  
  
64 bytes
  
  
6
  
  
bInterval
  
  
1
  
  
00h
  



实现了上面的描述符之后,就能保证插入系统后 Windows 设备管理器上不会出现惊叹号。Windows支持的标准 CDC 动作有下面8个【参考1
1.     SET_LINE_CODING  用于主机对设备设置波特率,停止位,奇偶校验和位数
2.     GET_LINE_CODING用于主机取得设备当前波特率,停止位,奇偶校验和位数
3.     SET_CONTROL_LINE_STATE 用于产生 RS-232/V.24标准的控制信号
4.     SEND_BREAK
5.     SERIAL_STATE 返回状态信息,比如:奇偶校验错误
6.     SEND_ENCAPSULATED_COMMAND
7.     GET_ENCAPSULATED_RESPONSE
8.     RESPONSE_AVAILABLE
从实际验证的结果看起来(就是前面提到的使用 Arduino Leonardo 作为验证对象),实现 1-3 的支持外加 2EndpointBulk传输即可实现通讯。
1.SET_LINE_CODING  的实现。收到 bRequestType==0x21, bRequest== SET_LINE_CODING  即可判定这个操作;之后用 ENDPOINT 0 的OUT 中返回当前的LineInfo;最后再通过 ENDPOINT 0 的 IN 返回0字节
usb1cdc.png usb1cdc2.png

2. GET_LINE_CODING  的实现。收到 bRequestType ==0xA1, bRequest== GET_LINE_CODING  即可判定这个操作;之后直接返回当前的LineInfo;最后再通过 ENDPOINT 0 的 IN 返回0字节
usb1cdc3.png
3. SET_CONTROL_LINE_STATE 的实现。收到 bRequestType ==0x21, bRequest== 0x22  即可判定这个操作;之后直接通过ENDPOINT 0 的 IN 返回0字节。
usb1cdc4.png
实现上面的操作之后,即可使用串口工具打开设备产生的串口了。接下来实现串口传输的模拟:
  • 从Windows(HOST) 对CH567通过串口工具发送数据。数据会出现在 endpoint2 OUT上,我们将收到的数据送到CH567的串口上,1.     然后再通过一个额外的串口转USB即可看到。具体代码是:


  1.                         if(intstatus == (UIS_TOKEN_OUT|2))             /* endpoint 2 下传 */
  2.                         {
  3.                                 if(R8_USB1_INT_ST&bUIS_TOG_OK)
  4.                                 {

  5.                                         // 下传是 HOST -> DEVICE
  6.                                         // 用串口工具打开设备对应的串口,然输入的内容可以在 Debug 串口上看到
  7.                                         for (i=0; i<R16_USB1_RX_LEN; i++)
  8.                                         {
  9.                                                 printf("%X ",UsbEp2OUTBuf[i]);
  10.                                         }
  11.                                         printf("\n");
  12.                                 }
  13.                         }
复制代码

2.1.     从CH567定时对 Windows 发送字符串,使用串口工具打开CH567端口后可以看到这个字符串。修改有2处,第一个是发送的代码,在main.c中每隔5秒发送一次:
  1.         while(1)
  2.         {
  3.                 mDelaymS(5000);
  4.                 if (UsbConfig!=0)
  5.                 {
  6.                         memcpy( UsbEp3INBuf, &Msg[0], sizeof( Msg ));
  7.                         R16_UEP3_T_LEN1 =  sizeof( Msg );
  8.                         R8_UEP3_TX_CTRL1 = (R8_UEP3_TX_CTRL1 & ~ MASK_UEP_T_RES) | UEP_T_RES_ACK;
  9.                 }
  10.         };
复制代码


另外一处是当CH567收到 Endpoint3 IN 中断时,使用0字节来回复给主机


  1. if(intstatus == (UIS_TOKEN_IN|3))             /* endpoint 3 上传 */
  2.                         {
  3.                                 R16_UEP3_T_LEN1 =  0;
  4.                                 R8_UEP3_TX_CTRL1 = (R8_UEP3_TX_CTRL1 & ~ MASK_UEP_T_RES) | UEP_T_RES_ACK;
  5.                         }
复制代码






此外,还有一处需要特别注意的是:必须使用高波特率用于 printf 的串口输出(>1Mhz),实验中我使用的是 CH343 6Mhz的波特率,否则会发生丢失log的情况(实际上有跑到代码,但是对应那句话的 Log 不出现,这个问题我调试了2天,在USB 逻辑分析仪上看到了发送的数据包,但是串口 Log说没有)。
运行结果如下,左侧是用于调试的CH343产生的串口,右边是CH567模拟出来的串口。当我们对CH567发送”1234567”时,CH567收到后会从UART再次送出,因此我们在左侧能看到;此外,CH567每隔5秒发送一次”www.lab-z.com”字符串在右侧窗口可以看到。
usb1cdc5.png
参考:




完整代码: USB1_CDC.zip (384.18 KB, 下载次数: 0)




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