目录

一、整体步骤

二、USB的整体大致的初始化流程

三、USB复合设备的工程添加

四、USB复合设备文件与配置的修改

1、USB复合配置描述符的修改

2、USB复合设备类的函数实现

3、usbd_conf.c 与 usbd_conf.h的修改

（1）usbd_conf.c 中修改 USBD_LL_Init

（2）usbd_conf.h 中 主要修改的是接口数量

（3）usb_device.c 中的修改

五、注意事项

1、实现USB复合设备中遇到的一些问题

2、USB HID 中 USBD_HID_SendReport的修改

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一、整体步骤

1. 首先先使用STM32CubeMX生成 MSC 与 HID 的模版，然后使用其中一个模版进行工程整理
2. 然后创建USB Composite的C文件，将MSC 与 HID 的Init、DeInit、DataIn、DataOut.....等函数进行整合，然后再编写MSC+HID的USB复合设备的配置描述符
3. 修改usbd_conf.c 与 usbd_conf.h 中的内容，创建新端点的FIFO、最大接口数量等等

其中MSC与HID模版生成，请见前面文章：

STM32-USB学习系列(三)：USB-MSC实现以SD卡为载体的U盘

STM32-USB学习系列(四)：USB-HID模拟鼠标功能

二、USB的整体大致的初始化流程

三、USB复合设备的工程添加

建议：直接以MSC为模版，将HID类移放到模版中

四、USB复合设备文件与配置的修改

1、USB复合配置描述符的修改

其中USB的设备描述符不需要修改，使用默认生成的就可以。

配置描述符中需要修改的内容：

• USB_DESC_TYPE_CONFIGURATION 配置返回的所有数据大小(自己计算新的配置描述符的整体长度
• bNumInterfaces: 2 interface (配置描述符的接口由0x01该成0x02，因为有两个接口)
• USBD_MSC_INTERFACE_NUM /* bInterfaceNumber: Number of Interface */                                      USBD_HID_INTERFACE_NUM  对应接口编号的修改
• MSC与HID端点地址

uint8_t USBD_Composite_CfgFSDesc[USB_COMPOSITE_CONFIG_DESC_SIZ]  __ALIGN_END =
{
																		/* 配置描述符 */
  0x09,   /* bLength: Configuation Descriptor size */					/* 配置描述符的字节大小 */
  USB_DESC_TYPE_CONFIGURATION,   /* bDescriptorType: Configuration */	/* 配置描述符类型编号 0x02*/
  USB_COMPOSITE_CONFIG_DESC_SIZ,										/* 此配置返回的所有数据大小 (整个配置描述符长度加起来) */
  0x00,
  0x02,   /* bNumInterfaces: 2 interface */			/* 此配置所支持的接口数量: 2个接口(msc + hid) */
  0x01,  /* bConfigurationValue: */					/* Set_Configuration 命令所需要的参数值 */
  0x00,   /* iConfiguration: */						/* 描述该配置的字符串的索引值 */
  0xC0,   /* bmAttributes: */						/* 供电模式选择 (D7:总线供电 D6:自供电   D5:远程唤醒   D4..0:保留(复位为零))*/
  0x64,   /* MaxPower 200 mA */						/* 设备从总线提取的最大电流 ,每个单位为2mA(即: 50 = 100mA),USB2.0最大500mA*/
  /**************************************************** MSC ***************************************************/
  /********************  Mass Storage interface ********************/
  0x09,   /* bLength: Interface Descriptor size */			/* 接口字节数大小 */
  0x04,   /* bDescriptorType: */							/* 接口描述符的类型编号 */
  USBD_MSC_INTERFACE_NUM,   /* bInterfaceNumber: Number of Interface */		/* 接口的编号,第一个接口的编号为0 */
  0x00,   /* bAlternateSetting: Alternate setting */		/* 备用的接口描述符编号 */
  0x02,   /* bNumEndpoints*/								/* 该接口使用的端点数，不包括端点0 */
  0x08,   /* bInterfaceClass: MSC Class */					/* 该接口的类型 */
  0x06,   /* bInterfaceSubClass : SCSI transparent*/		/* 接口子类型 */
  0x50,   /* nInterfaceProtocol */							/* 接口遵循的协议 */
  0x05,          /* iInterface: */							/* 描述该接口的字符串索引值 */
  /********************  Mass Storage Endpoints ********************/
  0x07,   /*Endpoint descriptor length = 7*/				/* 端点描述符大小 */
  0x05,   /*Endpoint descriptor type */						/* 端点描述符的类型编号 */
  MSC_EPIN_ADDR,   /*Endpoint address (IN, address 1) */	/* USB设备的端点地址: 0x81 => 1000 00001(Bit7 表示方向 1/0 => In/Out ，Bit3~0表示端点号)*/
  0x02,   /*Bulk endpoint type */							/* 端点属性:(Bit1-0: 00控制，01同步，02批量，03中断) */
  LOBYTE(MSC_MAX_FS_PACKET),								/* 本端点接受或发送的最大信息包大小 */
  HIBYTE(MSC_MAX_FS_PACKET),
  0x00,   /*Polling interval in milliseconds */				/* 轮训数据传送端点的时间间隔，对于批量和控制的端点忽略，对于同步传送的端点必须为1，对于中断传送的端点，范围为1~255 */

  0x07,   /*Endpoint descriptor length = 7 */
  0x05,   /*Endpoint descriptor type */
  MSC_EPOUT_ADDR,   /*Endpoint address (OUT, address 1) */
  0x02,   /*Bulk endpoint type */
  LOBYTE(MSC_MAX_FS_PACKET),
  HIBYTE(MSC_MAX_FS_PACKET),
  0x00,   /*Polling interval in milliseconds*/
  /**************************************************** HID ***************************************************/
  /************** Descriptor of Joystick Mouse interface ****************/
  0x09,         /*bLength: Interface Descriptor size*/
  USB_DESC_TYPE_INTERFACE,/*bDescriptorType: Interface descriptor type*/
  USBD_HID_INTERFACE_NUM,			/*bInterfaceNumber: Number of Interface*/	/* 第二个接口的编号为1 */
  0x00,         /*bAlternateSetting: Alternate setting*/
  0x01,         /*bNumEndpoints*/
  0x03,         /*bInterfaceClass: HID*/
  0x01,         /*bInterfaceSubClass : 1=BOOT, 0=no boot*/
  0x02,         /*nInterfaceProtocol : 0=none, 1=keyboard, 2=mouse*/
  0,            /*iInterface: Index of string descriptor*/
  /******************** Descriptor of Joystick Mouse HID ********************/
  0x09,         /*bLength: HID Descriptor size*/
  HID_DESCRIPTOR_TYPE, /*bDescriptorType: HID*/
  0x11,         /*bcdHID: HID Class Spec release number*/
  0x01,
  0x00,         /*bCountryCode: Hardware target country*/
  0x01,         /*bNumDescriptors: Number of HID class descriptors to follow*/ /* 下级描述符的数目,只有1个HID报告描述符 */
  0x22,         /*bDescriptorType*/											   /* 下级描述符类型，HID报告类型 */
  HID_MOUSE_REPORT_DESC_SIZE,/*wItemLength: Total length of Report descriptor*/
  0x00,
  /******************** Descriptor of Mouse endpoint ********************/
  0x07,          /*bLength: Endpoint Descriptor size*/
  USB_DESC_TYPE_ENDPOINT, /*bDescriptorType:*/
  HID_EPIN_ADDR,     /*bEndpointAddress: Endpoint Address (IN)*/
  0x03,          /*bmAttributes: Interrupt endpoint*/
  HID_EPIN_SIZE, /*wMaxPacketSize: 4 Byte max */
  0x00,
  HID_FS_BINTERVAL,         /*bInterval: Polling Interval */
};

2、USB复合设备类的函数实现

uint8_t  USBD_Composite_Init (USBD_HandleTypeDef *pdev, uint8_t cfgidx)
{
	uint8_t res = 0;

	res = USBD_HID.Init(pdev, cfgidx);

	pdev->pUserData = &USBD_Storage_Interface_fops_FS;//MSC用户函数
	res = USBD_MSC.Init(pdev, cfgidx);


	return res;
}

uint8_t  USBD_Composite_DeInit (USBD_HandleTypeDef *pdev, uint8_t cfgidx)
{
	uint8_t res = 0;

	res +=  USBD_HID.DeInit(pdev,cfgidx);

	pdev->pUserData = &USBD_Storage_Interface_fops_FS;//MSC用户函数
	res +=  USBD_MSC.DeInit(pdev,cfgidx);

	return res;
}

uint8_t  USBD_Composite_Setup (USBD_HandleTypeDef *pdev, USBD_SetupReqTypedef *req)
{
	printf("SetUp: req->wIndex: %d\r\n", req->wIndex);
	 switch(req->wIndex)
	 {
		 case USBD_MSC_INTERFACE_NUM:
			 pdev->pUserData = &USBD_Storage_Interface_fops_FS;
		 	 return (USBD_MSC.Setup(pdev, req));

		 case USBD_HID_INTERFACE_NUM:
		 	 return (USBD_HID.Setup(pdev, req));

		 default:
			 break;
	 }


	  return USBD_OK;
}

uint8_t  USBD_Composite_DataIn (USBD_HandleTypeDef *pdev, uint8_t epnum)
{
	switch(epnum)
	{
	case MSC_EP_NUM:
		pdev->pUserData = &USBD_Storage_Interface_fops_FS;
		return (USBD_MSC.DataIn(pdev, epnum));

	case HID_EP_NUM:
		return (USBD_HID.DataIn(pdev, epnum));

	default:
		break;
	}

	return USBD_OK;
}

uint8_t  USBD_Composite_DataOut (USBD_HandleTypeDef *pdev, uint8_t epnum)
{
	return (USBD_MSC.DataOut(pdev, epnum));
}

uint8_t  *USBD_Composite_GetFSCfgDesc (uint16_t *length)
{
	*length = sizeof (USBD_Composite_CfgFSDesc);
	return USBD_Composite_CfgFSDesc;
}

uint8_t  *USBD_Composite_GetDeviceQualifierDescriptor (uint16_t *length)
{
	*length = sizeof (USBD_Composite_DeviceQualifierDesc);
	return USBD_Composite_DeviceQualifierDesc;
}

3、usbd_conf.c 与 usbd_conf.h的修改

（1）usbd_conf.c 中修改 USBD_LL_Init

给新的端点配置FIFO通道：（其中USB-FS中的FIFO只有1.25KB大小，也就是设置不能超过0x140）

USBD_StatusTypeDef USBD_LL_Init(USBD_HandleTypeDef *pdev)
{
  /* Init USB Ip. */
  if (pdev->id == DEVICE_FS) {
  /* Link the driver to the stack. */
  hpcd_USB_OTG_FS.pData = pdev;
  pdev->pData = &hpcd_USB_OTG_FS;
  
  hpcd_USB_OTG_FS.Instance = USB_OTG_FS;
  hpcd_USB_OTG_FS.Init.dev_endpoints = 4;
  hpcd_USB_OTG_FS.Init.speed = PCD_SPEED_FULL;
  hpcd_USB_OTG_FS.Init.dma_enable = DISABLE;
  hpcd_USB_OTG_FS.Init.phy_itface = PCD_PHY_EMBEDDED;
  hpcd_USB_OTG_FS.Init.Sof_enable = DISABLE;
  hpcd_USB_OTG_FS.Init.low_power_enable = DISABLE;
  hpcd_USB_OTG_FS.Init.lpm_enable = DISABLE;
  hpcd_USB_OTG_FS.Init.vbus_sensing_enable = DISABLE;
  hpcd_USB_OTG_FS.Init.use_dedicated_ep1 = DISABLE;

  if (HAL_PCD_Init(&hpcd_USB_OTG_FS) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler( );
  }

#if (USE_HAL_PCD_REGISTER_CALLBACKS == 1U)
  /* Register USB PCD CallBacks */
  HAL_PCD_RegisterCallback(&hpcd_USB_OTG_FS, HAL_PCD_SOF_CB_ID, PCD_SOFCallback);
  HAL_PCD_RegisterCallback(&hpcd_USB_OTG_FS, HAL_PCD_SETUPSTAGE_CB_ID, PCD_SetupStageCallback);
  HAL_PCD_RegisterCallback(&hpcd_USB_OTG_FS, HAL_PCD_RESET_CB_ID, PCD_ResetCallback);
  HAL_PCD_RegisterCallback(&hpcd_USB_OTG_FS, HAL_PCD_SUSPEND_CB_ID, PCD_SuspendCallback);
  HAL_PCD_RegisterCallback(&hpcd_USB_OTG_FS, HAL_PCD_RESUME_CB_ID, PCD_ResumeCallback);
  HAL_PCD_RegisterCallback(&hpcd_USB_OTG_FS, HAL_PCD_CONNECT_CB_ID, PCD_ConnectCallback);
  HAL_PCD_RegisterCallback(&hpcd_USB_OTG_FS, HAL_PCD_DISCONNECT_CB_ID, PCD_DisconnectCallback);

  HAL_PCD_RegisterDataOutStageCallback(&hpcd_USB_OTG_FS, PCD_DataOutStageCallback);
  HAL_PCD_RegisterDataInStageCallback(&hpcd_USB_OTG_FS, PCD_DataInStageCallback);
  HAL_PCD_RegisterIsoOutIncpltCallback(&hpcd_USB_OTG_FS, PCD_ISOOUTIncompleteCallback);
  HAL_PCD_RegisterIsoInIncpltCallback(&hpcd_USB_OTG_FS, PCD_ISOINIncompleteCallback);
#endif /* USE_HAL_PCD_REGISTER_CALLBACKS */
  /*所有EP共享的Rx FiFo + Tx FiFo 不能超过1.25kB 即0x140*/
  HAL_PCDEx_SetRxFiFo(&hpcd_USB_OTG_FS, 0x80);
  HAL_PCDEx_SetTxFiFo(&hpcd_USB_OTG_FS, 0, 0x40);
  HAL_PCDEx_SetTxFiFo(&hpcd_USB_OTG_FS, 1, 0x40);
  HAL_PCDEx_SetTxFiFo(&hpcd_USB_OTG_FS, 2, 0x40);

  }
  return USBD_OK;
}

（2）usbd_conf.h 中 主要修改的是接口数量

/*---------- -----------*/
#define USBD_MAX_NUM_INTERFACES     2U
/*---------- -----------*/
#define USBD_MAX_NUM_CONFIGURATION     1U
/*---------- -----------*/
#define USBD_MAX_STR_DESC_SIZ     512U
/*---------- -----------*/
#define USBD_DEBUG_LEVEL     0U
/*---------- -----------*/
#define USBD_LPM_ENABLED     0U
/*---------- -----------*/
#define USBD_SELF_POWERED     1U
/*---------- -----------*/
#define MSC_MEDIA_PACKET     512U

/****************************************/
/* #define for FS and HS identification */
#define DEVICE_FS 		0
#define DEVICE_HS 		1

（3）usb_device.c 中的修改

• MX_USB_DEVICE_Init 中 ，USBD_RegisterClass() 中改成自己的USB的复合类

  if (USBD_Init(&hUsbDeviceFS, &FS_Desc, DEVICE_FS) != USBD_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  if (USBD_RegisterClass(&hUsbDeviceFS, &USBD_COMPOSITE) != USBD_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  if (USBD_Start(&hUsbDeviceFS) != USBD_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

五、注意事项

1、实现USB复合设备中遇到的一些问题

• 首先，使用USB-MSC 读写SD卡的过程中，如果SD卡没有使用中断，则需要确保USB属于高优先级。否则在读写SD过程中，被其他中断打断，会导致掉盘。如果使用了SD的中断或者读写DMA中断，其中优先级： SD > SD DMA > USB
• 其次，在HID 的发送报文函数，需要做一些修改。不然会产生USB复合设备只能使用一种功能的现象

2、USB HID 中 USBD_HID_SendReport的修改

主要是将 HID 状态的判断给去掉了。当USB已经配置好后，直接通过对应的端点地址发送HID的报文就行了！

uint8_t USBD_HID_SendReport     (USBD_HandleTypeDef  *pdev,
                                 uint8_t *report,
                                 uint16_t len)
{
  USBD_HID_HandleTypeDef     *hhid = (USBD_HID_HandleTypeDef*)pdev->pClassData;

  if (pdev->dev_state == USBD_STATE_CONFIGURED )
  {
      USBD_LL_Transmit (pdev,
                        HID_EPIN_ADDR,
                        report,
                        len);
  }
  return USBD_OK;
}