【正点原子探索者STM32F407开发板例程连载+教学】第59章 USB鼠标键盘(Host)实验

Admin · 发表于 2014-12-9 14:31:23

第五十九章 USB鼠标键盘(Host)实验

1.硬件平台：正点原子探索者STM32F407开发板

2.软件平台：MDK5.1

3.固件库版本：V1.4.0

上一章我们向大家介绍了如何利用STM32F4的USB HOST接口来驱动U盘，本章，我们将利用STM32F4的USB HOST来驱动USB鼠标/键盘。本章分为如下几个部分：

59.1 USB鼠标键盘简介

59.2 硬件设计

59.3 软件设计

59.4 下载验证

59.1 USB鼠标键盘简介

传统的鼠标和键盘是采用PS/2接口和电脑通信的，但是现在PS/2接口在电脑上逐渐消失，所以现在越来越多的鼠标键盘采用的是USB接口，而不是PS/2接口的了。

USB鼠标键盘属于USB HID设备。USB HID即：Human Interface Device（人机交互设备）的缩写，键盘、鼠标与游戏杆等都属于此类设备。不过HID设备并不一定要有人机接口，只要符合HID类别规范的设备都是HID设备。关于USB HID的知识，我们这里就不详细介绍了，请大家自行百度学习。

本章，我们同上一章一样，我们直接移植官方的USB HID例程，官方例程路径：光盘à\8，STM32参考资料àSTM32 USB 学习资料àSTM32_USB-Host-Device_Lib_V2.1.0àProjectà

USB_Host_ExamplesàHID，该例程支持USB鼠标和键盘等USB HID设备，本章我们将移植这个例程到探索者STM32F407开发板上。

59.2 硬件设计

本节实验功能简介：开机的时候先显示一些提示信息，然后初始化USB HOST，并不断轮询。当检测到USB鼠标/键盘的插入后，显示设备类型，并显示设备输入数据，

如果是USB鼠标：将显示鼠标移动的坐标（X，Y坐标），滚轮滚动数值（Z坐标）以及按键（左中右）。

如果是USB键盘：将显示键盘输入的数字/字母等内容（不是所有按键都支持，部分按键没有做解码支持，比如F1~F12）。

最后，还是用DS0提示程序正在运行。

所要用到的硬件资源如下：

1）指示灯DS0

2）串口

3） TFTLCD模块

4） USB HOST接口

这几个部分，在之前的实例中都已经介绍过了，我们在此就不多说了。这里再次提醒大家，P11的连接，要通过跳线帽连接PA11和D-以及PA12和D+。

59.3 软件设计

本章，我们在第十八章实验（实验13 TFTLCD显示实验）的基础上修改，先打开实验13的工程，在HARDWARE文件夹所在文件夹下新建一个USB的文件夹，对照官方HID例子，将相关文件拷贝到USB文件夹下。

然后，我们在工程里面添加USB HID相关代码，最终得到如图59.3.1所示的工程：

图59.3.1 USB鼠标键盘工程截图

可以看到，USB部分代码，同上一章的在结构上是一模一样的，只是.c文件稍微有些变化。同样，我们移植需要修改的代码，就是USB_APP里面的这两个.c文件了。

其中usb_bsp.c的代码，和之前的章节一模一样，可以用上一章的代码直接替换即可正常使用。

usbh_usr.c里面的代码，则有所变化，重点代码如下：

//下面两个函数,为ALIENTEK添加,以防止USB死机

//USB枚举状态死机检测,防止USB枚举失败导致的死机

//phost:USB_HOST结构体指针

//返回值:0,没有死机

// 1,死机了,外部必须重新启动USB连接.

u8 USBH_Check_EnumeDead(USBH_HOST *phost)

{

static u16 errcnt=0;

//这个状态,如果持续存在,则说明USB死机了.

if(phost->gState==HOST_CTRL_XFER&&(phost->EnumState==ENUM_IDLE||

phost->EnumState==ENUM_GET_FULL_DEV_DESC))

{

errcnt++;

if(errcnt>2000)//死机了

{

errcnt=0;

RCC_AHB2PeriphClockCmd(RCC_AHB2Periph_OTG_FS,ENABLE);

//USB OTG FS 复位

delay_ms(5);

RCC_AHB2PeriphClockCmd(RCC_AHB2Periph_OTG_FS,DISABLE);

//复位结束

return 1;

}

}else errcnt=0;

return 0;

}

//USB HID通信死机检测,防止USB通信死机(暂时仅针对TERR,即Data toggle error)

//pcore:USB_OTG_Core_dev_HANDLE结构体指针

//phidm:HID_Machine_TypeDef结构体指针

//返回值:0,没有死机

// 1,死机了,外部必须重新启动USB连接.

u8 USBH_Check_HIDCommDead(USB_OTG_CORE_HANDLE *pcore,

HID_Machine_TypeDef *phidm)

{

if(pcore->host.HC_Status[phidm->hc_num_in]==HC_DATATGLERR)//DTERR错误

{

return 1;

}

return 0;

}

//USB键盘鼠标数据处理

//鼠标初始化

void USR_MOUSE_Init (void)

{

USBH_Msg_Show(2); //USB 鼠标

USB_FIRST_PLUGIN_FLAG=1;//标记第一次插入

}

//键盘初始化

void USR_KEYBRD_Init(void)

{

USBH_Msg_Show(1); //USB 键盘

USB_FIRST_PLUGIN_FLAG=1;//标记第一次插入

}

//临时数组,用于存放鼠标坐标/键盘输入内容(4.3屏,最大可以输入2016字节)

__align(4) u8 tbuf[2017];

//USB鼠标数据处理

//data:USB鼠标数据结构体指针

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,将数据清零

{

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,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);

}

//USB键盘数据处理

//data:USB键盘数据结构体指针

void USR_KEYBRD_ProcessData (uint8_t data)

{

static u16 pos,endx,endy,maxinputchar;

u8 buf[4];

if(USB_FIRST_PLUGIN_FLAG)//第一次插入,将数据清零

{

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; //当前LCD最大可以显示的字符数.

pos=0;

}

POINT_COLOR=BLUE;

sprintf((char*)buf,"%02X",data);

LCD_ShowString(30+56,180,200,16,16,buf);//显示键值

if(data>=' '&&data<='~')

{

tbuf[pos++]=data;

tbuf[pos]=0; //添加结束符.

if(pos>maxinputchar)pos=maxinputchar;//最大输入这么多

}else if(data==0X0D) //退格键

{

if(pos)pos--;

tbuf[pos]=0; //添加结束符.

}

if(pos<=maxinputchar) //没有超过显示区

{

LCD_Fill(30,220,endx,endy,WHITE);

LCD_ShowString(30,220,endx-30,endy-220,16,tbuf);

}

ST官方的USB HID例程，仅仅是能用，很多地方还要改善，比如识别率低，容易死机（枚举/通信都可能死机）等问题，这里：USBH_Check_EnumeDead和USBH_Check_HIDCommDead这两个函数，就是我们针对官方HID例程现有bug做出的改进处理，通过这两个函数，可以检测枚举/通信是否正常，当出现异常时，直接重启USB内核，重新连接设备，这样可以防止死机造成的程序无响应情况。

另外，为了提高对鼠标键盘的识别率和兼容性，对usbh_hid_core.c里面的两处代码进行了修改：

1，USBH_HID_ClassRequest函数，修改代码（351行）为：

classReqStatus = USBH_Set_Idle (pdev, pphost, 100, 0);//这里duration官方设置的是0,修改为

//100,提高兼容性

2，USBH_Set_Idle函数，修改代码（542行）为：

phost->Control.setup.b.wLength.w = 100; //官方的这里设置的是0,导致部分鼠标无法识别,

//这里修改为100以后,识别率明显提高.

以上两处地方，官方默认值都是设置的0，我们修改为100后，可以明显提高USB鼠标/键盘的识别率，兼容性好很多。

再回到usbh_usr.c，USR_MOUSE_Init和USR_MOUSE_ProcessData用于处理鼠标数据，这两个函数在usbh_hid_mouse.c里面被调用，USR_MOUSE_Init在鼠标初始化的时候被调用，而USR_MOUSE_ProcessData函数，则在鼠标初始化成功，轮询数据的时候调用，处理鼠标数据，该函数将得到的鼠标数据显示在LCD上面。

同样，USR_KEYBRD_Init和USR_KEYBRD_ProcessData用于处理键盘数据，这两个函数在usbh_hid_keybd.c里面被调用，USR_KEYBRD_Init在键盘初始化的时候被调用，而USR_KEYBRD_ProcessData函数，则在键盘初始化成功，轮询数据的时候调用，处理键盘数据，该函数将键盘输入的字符显示在LCD上面。

其他代码，我们就不再介绍了，请大家参考开发板光盘本例程源码。

最后，来看看main.c里面的代码，如下：

USBH_HOST USB_Host;

USB_OTG_CORE_HANDLE USB_OTG_Core_dev;

extern HID_Machine_TypeDef HID_Machine;

//USB信息显示

//msgx:0,USB无连接 1,USB键盘

// 2,USB鼠标 3,不支持的USB设备

void USBH_Msg_Show(u8 msgx)

{

POINT_COLOR=RED;

switch(msgx)

{

case 0: //USB无连接

LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"USB Connecting...");

LCD_Fill(0,150,lcddev.width,lcddev.height,WHITE);

break;

case 1: //USB键盘

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鼠标

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设备

LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"USB Connected ");

LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"Unknow Device");

break;

}

//HID重新连接

void USBH_HID_Reconnect(void)

{

//关闭之前的连接

USBH_DeInit(&USB_OTG_Core_dev,&USB_Host); //复位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(); //关闭USB连接

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);//关闭所有中断

//重新复位USB

RCC_AHB2PeriphClockCmd(RCC_AHB2Periph_OTG_FS,ENABLE);//复位

delay_ms(5);

RCC_AHB2PeriphClockCmd(RCC_AHB2Periph_OTG_FS,DISABLE); //复位结束

memset(&USB_OTG_Core_dev,0,sizeof(USB_OTG_CORE_HANDLE));

memset(&USB_Host,0,sizeof(USB_Host));

//重新连接USB HID设备

USBH_Init(&USB_OTG_Core_dev,USB_OTG_FS_CORE_ID,&USB_Host,&HID_cb,

&USR_Callbacks);

}

int main(void)

{

u32 t;

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2

delay_init(168); //初始化延时函数

uart_init(115200); //初始化串口波特率为115200

LED_Init(); //初始化LED

LCD_Init(); //初始化LCD

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,"2014/7/23");

LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"USB Connecting...");

//初始化USB主机

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)//连接建立了

{

if(USBH_Check_HIDCommDead(&USB_OTG_Core_dev,&HID_Machine))

//检测USB HID通信,是否还正常?

{

USBH_HID_Reconnect();//重连

}

}else //连接未建立的时候,检测

{

//检测USB HOST 枚举是否死机了?死机了,则重新初始化

if(USBH_Check_EnumeDead(&USB_Host)) USBH_HID_Reconnect();//重连

}

t++;

if(t==200000){ LED0=!LED0; t=0;}

}

这里总共三个函数：USBH_Msg_Show用于显示一些提示信息，在usbh_usr.c里面被相关函数调用。USBH_HID_Reconnect则用于USB HID重新连接，当发现枚举/通信死机的时候，调用该函数实现USB复位重启，以重新连接；最后，main函数就比较简单了，处理方式和上一章几乎一样，只是多了一些通信死机处理。

软件设计部分就为大家介绍到这里。

59.4 下载验证

在代码编译成功之后，我们下载到探索者STM32F4开发板上，然后在USB_HOST端子插入USB鼠标/键盘，注意：此时USB SLAVE口不要插USB线到电脑，否则会干扰！！

等USB鼠标/键盘成功识别后，便可以看到LCD显示USB Connected，并显示设备类型：USB Mouse或者USB KeyBoard，同时也会显示输入的数据，如图58.4.1和图58.4.2所示：

$说明: 说明: C:\Users\Administrator\Desktop\F407教程文档资料\例程图片\USB鼠标测试.jpg$