STM32 USB IP详解.pdf

简介：
《STM32 USB IP详解》深入剖析了STM32系列微控制器中的USB知识产权模块，涵盖其架构、配置及应用技巧。适合硬件工程师和嵌入式开发者参考学习。 ### STM32 USB IP介绍 #### 一、STM32 USB IP概述 STM32系列微控制器（MCU）提供了多种内置USB接口知识产权（IP），这些USB IP支持不同的USB速度和角色，使得开发者可以根据具体应用需求灵活选择。本段落将详细介绍STM32中不同USB IP的特点及其适用范围。 #### 二、STM32 USB IP分类 STM32 USB IP主要分为两大类：USB+IP 和 OTG IP。 ##### 1. USB+IP - **功能**：支持全速USB设备模式。 - **应用场景**：适用于仅需要作为USB设备的应用场合。 - **兼容型号**：包括STM32F102、STM32F103、STM32F0x2等系列。 ##### 2. FS OTG IP - **功能**：既支持全速USB主机模式，也支持全速USB设备模式。 - **应用场景**：适合于需要在USB主机与设备之间切换的应用场合。 - **兼容型号**：包括STM32F105、STM32F107、STM32F2、STM32F4等系列。 ##### 3. HS OTG IP - **功能**：不仅支持高速、全速和低速USB主机模式，还支持高速和全速USB设备模式。 - **应用场景**：适用于对传输速度有较高要求的应用场合。 - **兼容型号**：包括STM32F2、STM32F4等系列。 #### 三、STM32 USB IP对应的软件库 针对不同的STM32 USB IP，提供了多个软件库以支持开发： - **Legacy Library**：适用于早期的STM32系列。 - **Cube Library**：最新版本的STM32软件开发工具包。 不同系列的STM32推荐使用的软件库如下： - **STM32F0x2系列**：建议使用STSW-STM32092或STM32CubeF0。 - **STM32F103系列**：建议使用STSW-STM32121或STM32CubeF3。 - **STM32F3系列**：建议使用STM32CubeF4（原文中似乎有误，应为STM32CubeF3）。 - **STM32L1系列**：建议使用STM32CubeL1。 - **STM32L0系列**：建议使用STM32CubeL0。 #### 四、特性与注意事项 STM32 USB IP具有以下特性： - **USB2.0兼容性**：支持USB2.0全速标准。 - **端点数量**：最多支持8个双向端点。 - **传输类型**：支持控制传输、批量传输、中断传输及同步传输四种类型。 - **双缓冲模式**：对于批量和同步传输，提供双缓冲机制以提高数据处理效率。 - **电源管理**：允许USB设备进入低功耗挂起状态。 ##### 注意事项 - 在STM32F102103中，USB与CAN共享512字节的专用SRAM；这意味着两者不能同时使用。 - 对于STM32F105107、STM32F2和STM32F4等型号上的OTG IP不受上述限制，并可同时支持USB及CAN功能。 #### 五、USB模块功能架构 主要包括以下几个方面： - **SIE (Serial Interface Engine)**：负责同步信号识别，比特填充，CRC生成与校验以及PID的生成与验证。 - **定时器**：用于产生帧同步信号和检测挂起状态。 - **Packet Buffer接口**：通过一组收发缓冲区管理512字节的本地内存。 - **寄存器**：包括端点相关的（如传输类型、地址等）以及控制寄存器（如功耗控制、设备地址设置等）、中断寄存器。 - **APB1总线接口**：涉及Packet Buffer Memory、仲裁器、寄存器映射和APB1 Wrapper子模块，用于与APB1总线通信。 #### 六、初始化过程 包括以下步骤： 1. **复位**: 首先进行系统或上电复位，并提供USB外设时钟。 2. **配置时钟**：确保APB1总线频率不低于8MHz。 3. **模拟部分设置**：启用与收发器相连的内部参考电压等模拟功能。 4. **寄存器配置**: 设置USB控制寄存器，包括设备地址、端点使能等参数。 5. **中断配置**：在NVIC中设定用于响应USB事件的中断优先级和使能状态。 6. **端点设置**