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STM32F4系列的USB功能
1.USB概述
USB(UniversalSerialBus)是一种标准的串行总线，用于连接计算机和外部设备。USB系统具有即插即用、热插拔、支持多种数据传输速率等优点，广泛应用于各种设备中。STM32F4系列单片机内置了多个USB接口，支持全速(FS)和高速(HS)传输模式，可以用于实现USB设备和USB主机功能。
1.1USB标准
USB标准定义了多种传输模式和数据传输速率：
全速(FS)：12Mbps
高速(HS)：480Mbps
超高速(SS)：5Gbps（STM32F4系列不支持）
1.2USB接口类型
STM32F4系列单片机支持以下USB接口类型：
USBOTG(On-The-Go)：支持设备和主机模式切换
USBFS(Full-Speed)：仅支持全速模式
2.STM32F4系列的USB硬件结构
2.1USBOTG接口
STM32F4系列的USBOTG接口支持USB2.0标准，可以通过固件配置为设备模式或主机模式。OTG接口包括：
USBOTGFS(Full-Speed)：支持12Mbps的全速数据传输
USBOTGHS(High-Speed)：支持480Mbps的高速数据传输
2.1.1USBOTGFS硬件结构
USBOTGFS接口的硬件结构包括：
USBOTGFS控制器：处理USB通信协议
USBOTGFS收发器：物理层接口，处理信号的发送和接收
DM和DP引脚：差分数据线
VBUS引脚：电源线
ID引脚：用于检测设备模式或主机模式
2.2USBFS接口
USBFS接口仅支持全速模式，硬件结构相对简单，包括：
USBFull-Speed控制器：处理USB通信协议
USBFull-Speed收发器：物理层接口，处理信号的发送和接收
DM和DP引脚：差分数据线
3.USB软件框架
STM32F4系列单片机的USB功能可以通过STM32CubeMX工具生成初始化代码，然后使用HAL(HardwareAbstractionLayer)库进行编程实现。HAL库提供了丰富的API函数，简化了USB功能的开发。
3.1HAL库介绍
HAL库是一个硬件抽象层，提供了统一的API接口，使得开发者可以更容易地操作不同的STM32系列单片机。HAL库中与USB相关的主要文件包括：
stm32f4xx_hal_usb_ex.h：扩展功能的头文件
stm32f4xx_hal_usb.h：基本功能的头文件
stm32f4xx_hal_usb.c：实现文件
3.2USB设备模式
在设备模式下，STM32F4系列单片机作为USB设备，可以与USB主机进行通信。设备模式的实现包括以下几个步骤：
初始化USB设备
配置USB设备的端点
处理USB事件
数据传输
3.2.1初始化USB设备
使用HAL库初始化USB设备的代码示例如下：
#includestm32f4xx_hal.h
//USB设备句柄
USB_OTG_CORE_HANDLEUSB_OTG_dev;
//USB设备初始化函数
voidMX_USB_OTG_FS_Init(void){
//USB设备初始化
USB_OTG_dev.devSpeed=USB_OTG_SPEED_FULL_SPEED;
USB_OTG_dev.id=USB_OTG_FS;
USB_OTG_dev.dev_mode=USB_OTG_DEVICE;
USB_OTG_dev.Init(USB_OTG_dev);
//配置USB设备的端点
USB_OTG_EP_Config(USB_OTG_dev,USBD_Desc,0);//控制端点EP0
USB_OTG_EP_Config(USB_OTG_dev,USBD_Bulk,1);//批量端点EP1
//启动USB设备
USBD_Init(USB_OTG_dev,USBD_Desc,USBD_Bulk);
}
3.2.2配置USB端点
USB端点是USB设备与主机之间进行数据传输的逻辑通道。配置端点的代码示例如下：
#includestm32f4xx_hal.h
//USB端点配置结构体
USB_OTG_EPUSB