很多STM32開發(fā)者在實現(xiàn)CDC類虛擬串口與PC主機通信過程中，有時會遇到點麻煩而不得其解。那就是當主機端單次發(fā)送的數(shù)據(jù)不超過64字節(jié)時，接收正常。一旦發(fā)送數(shù)據(jù)量大于64字節(jié)時就接收失敗，總是出現(xiàn)丟包現(xiàn)象，似乎只能接收64字節(jié)以內的數(shù)據(jù)。網上有人干脆建議主機每次發(fā)送不要超過64字節(jié)，當然，也有人提及要作分包處理但沒具體實現(xiàn)代碼可以參考。

作為CDC類的USB設備，到底能不能正確接收來自主機64字節(jié)以上的批量數(shù)據(jù)呢？

其實是可以的，只是當我們一次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)大于當前端點所支持的最大包長時【這里端點使用BULK傳輸，一般最大包長默認設置為64字節(jié)】，USB模塊會做分包傳輸，將一批數(shù)據(jù)傳輸分成多個處理[或稱事務]，即多個transaction來完成，每個Transaction里的數(shù)據(jù)包傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)量為64字節(jié)。

原理性的東西，這里不多啰嗦了，網上有成堆的介紹資料【當然，或許有點亂】。當我們弄清整個原理后，就可以自行組織接收處理代碼了。下面我利用HAL庫，基于STM32F429芯片演示實現(xiàn)過程，重點在接收處理代碼。我使用STM32F429Discovery開發(fā)板，使用HSUSB模塊并令其工作在FSMODE，這樣我們就可以方便地使用片內USBFS PHY。

我使用STM32CubeMx工具進行配置，生成基于STM32 HAL庫的工程。使用ST提供的STM32CubeIDE進行編譯調試。有關配置就不截圖了。

另外，我還配置了1個按鍵并開啟相應外部中斷。每發(fā)生按鍵事件時，F(xiàn)429USB設備向PC主機發(fā)送一段打招呼的字符串，并通過串口助手顯示出來。如下圖所示：

我在main.c文件里額外定義了下面幾個變量：

其中，F(xiàn)lag_KeyPressed和Flag_DataReceived分別表示按鍵操作和收到從主機發(fā)過來的數(shù)據(jù)的情況。Rx_buffer【】數(shù)組用來存放接收來自主機的全部數(shù)據(jù)，這里的定義長度為512字節(jié)【你具體使用時按需設置】。下圖是Main.c里的主循環(huán)代碼截圖：

主循環(huán)里檢查按鍵標志和收到數(shù)據(jù)的標志，如有按鍵發(fā)生，則向主機發(fā)送前面提到的打招呼的字符串；如有收到來自主機的數(shù)據(jù)，則向主機回送過去。

今天的重點是討論USB設備如何從主機接收64字節(jié)以上的數(shù)據(jù)。基于現(xiàn)有HAL庫，對于USB設備的接收，我們只需關注一個USB中斷接收回調函數(shù)，那就是CDC_Receive_HS（）函數(shù)。該函數(shù)在usbd_cdc_if.c文件里。我具體編寫的函數(shù)代碼如下面兩幅截圖所示。

代碼很簡單。 我在庫代碼的基礎上增加了橙色方框內的代碼。基本功能就是，先讀取當前收到的數(shù)據(jù)長度【SinglePackLength】，分整包和非整包兩種情況鑒別后再處理。若是接收的整包數(shù)據(jù)，繼續(xù)等待接收下一包；若是非整包，視為此次傳輸結束，并設置收到標志Flag_DataReceived為非0值，然后在主循環(huán)里將收到的數(shù)據(jù)回送給主機。

其中，Max_Pack_Size是當前CDC類BULK傳輸端點的最大傳輸包長，這里為64字節(jié)。

Num_Rx_Data表示接收到數(shù)據(jù)個數(shù)，Num_Out_Pack表示接收到的數(shù)據(jù)包個數(shù)，Num_Packet跟Num_Out_Pack內容一樣，不過，Num_Packet等于0還表示準備開始新一輪傳輸?shù)慕邮铡＿@里多定義Num_Out_Pack，一個重要目的是便于調試時查看結果。

基于上面的接收處理代碼，我們來驗證結果：

借助PC端的串口助手向STM32F429 USB設備發(fā)送了5個字符，我們通過STM32CubeIDE調試環(huán)境可以清晰地從上圖看到設備收到的數(shù)據(jù)個數(shù)為5，數(shù)據(jù)包個數(shù)為1。顯然沒問題。那個Rx_buffer數(shù)組是我用來存放接收數(shù)據(jù)的，若在調試窗口打開，數(shù)據(jù)較多列表顯示會很長，這里就沒打開了。事實上接收的數(shù)據(jù)內容也是沒問題的。

下圖是借助PC端的串口助手向STM32F429 USB設備發(fā)送了305個字符的接收情況：

顯然，對于305個字符，PC主機端要分成5包才能發(fā)送完畢，即4整包【每包64字節(jié)】再加1個非完整包。所以USB設備接收結果也正好是5包，即上圖中Num_Out_pack的數(shù)據(jù)，接收到的數(shù)據(jù)量為305，即上圖中Num_Rx_Data的數(shù)據(jù)。同樣，結果OK。

下圖是PC端剛好發(fā)送一個完整包64字節(jié)數(shù)據(jù)的USB設備接收情況，也一切正常。

也就是說，使用我上面編寫的接收處理代碼，對主機發(fā)送的數(shù)據(jù)的個數(shù)不再局限于64字節(jié)以內了。當然，具體應用時我們還可以根據(jù)主機端單次傳輸數(shù)據(jù)的大小情況及提取數(shù)據(jù)的方式適當調整這里的Rx_buffer[]數(shù)組大小。【注：上面測試時我臨時關閉了設備端的數(shù)據(jù)回送功能，是為了避免截圖里的數(shù)據(jù)混亂，讓人分不清原數(shù)據(jù)和回顯數(shù)據(jù)】

有人可能在上面的接收代碼里看到了一個變量Wait_Rx_Dly。剛開始，代碼里是沒有這個變量的。后來我在測試主機發(fā)送64字節(jié)整包數(shù)據(jù)時，發(fā)現(xiàn)了一個小問題【最終到底算不算問題，或許要視具體應用場景而定，我這里稍作了點處理】。

問題是這樣的：

主機每發(fā)送1包64字節(jié)數(shù)據(jù)時,設備端接收沒有問題，但只要主機端每次發(fā)送64字節(jié)完整數(shù)據(jù)包過來，不論相隔時間多久，設備端依然接收，且總在前次結果上累加，除非主機端發(fā)一個非64字節(jié)數(shù)據(jù)包過來，設備接收就總是視為同一次傳輸。比方像下面截圖所示：

上圖就是PC主機端借助串口助手分四次且每次發(fā)送64字節(jié)數(shù)據(jù)時USB設備的接收情況。從圖上不難看出，4次數(shù)據(jù)都匯集在一起了，關鍵還沒完，還在等待后續(xù)數(shù)據(jù)過來。我是希望一次傳輸做一次處理，于是我讓設備每收到一個完整數(shù)據(jù)包，就重新給定一個延時，比方3~5ms，用變量Wait_Rx_Dly來記錄延時值，在某毫秒定時中斷里對該變量做減1操作。若延時到了還沒有收到數(shù)據(jù)或延時過程中收到非完整包則視為本次傳輸結束，然后去處理剛才收到的數(shù)據(jù)。

我順便使用了HAL庫里自帶的systick中斷函數(shù)來做這個延時管理。當接收處理代碼加上這個延時管理后，就不會出現(xiàn)不同傳輸批次的數(shù)據(jù)擠在一塊了。問題得以解決。

另外，我上面分享的接收處理代碼也有很好的通用性，并不局限于Bulk傳輸。我們知道，不同傳輸類型的端點的最大包長往往并不一樣，如果使用上面的參考代碼，我們只需調整那個最大包長參數(shù)【Max_Pack_Size】，并適當調整Rx_buffer[]數(shù)組的大小就可以使用了。數(shù)據(jù)個數(shù)、傳輸包個數(shù)這些變量都可以保留使用。

那段接收處理代碼很簡單，看懂了都可以自行組織編寫。順便說下，我使用的STM32F4系列的Cube庫版本為STM32F4xx HALV1.8.1。好，今天的話題就分享到這里，希望幫到有需要的人。祝君好運！

審核編輯：湯梓紅