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STM32-USB_OTG_FS 与 USB_OTG_HS 的核心区别

news 2025/10/1 8:32:35

一、USB_OTG_FS 与 USB_OTG_HS 的区别

二、一般情况下 STM32 的 USB 选择原则

三、USB_OTG_FS 的配置步骤（以 CubeMX 为例）

1. 硬件配置（CubeMX）

2. 功能配置（CubeMX）

3. 代码生成与初始化

四、USB_OTG_HS 的额外配置（若使用）

总结

传输速度与协议
- USB_OTG_FS：基于 USB 2.0 Full Speed（全速）规范，最高传输速率为 12 Mbps，支持设备、主机或 OTG 双角色模式，内置 PHY（物理层），无需外接芯片即可工作。
- USB_OTG_HS：基于 USB 2.0 High Speed（高速）规范，最高传输速率为 480 Mbps，但需外接 HS PHY 芯片（如通过 ULPI 接口）才能实现高速模式；部分 STM32 型号（如 H7 系列）的 HS 控制器也可兼容 FS 模式。
硬件与资源要求
- USB_OTG_FS：对时钟要求较低（AHB 主频≥14.2 MHz），内置 1.25 KB 专用 FIFO RAM，支持 DMA 传输，引脚通常为 PA11（DM）和 PA12（DP）。
- USB_OTG_HS：需更高时钟（AHB 主频≥30 MHz），内置 4 KB 专用 FIFO RAM，支持更多主机通道（12 个）和双向端点，部分型号（如 H7）需通过 ULPI 接口外接 PHY 芯片才能工作在 HS 模式。
适用场景
- USB_OTG_FS：适用于低速数据传输（如虚拟串口、HID 设备、小型 MSC 存储），或对硬件复杂度要求低的场景。
- USB_OTG_HS：适用于高速数据传输（如大容量文件传输、高速外设通信），但需额外硬件成本（外接 PHY 芯片）和更复杂的时钟配置。

优先选 USB_OTG_FS 的场景
- 大多数基础 / 中端 STM32 型号（如 F1、F4、G0 系列）仅内置 USB_OTG_FS，且 FS 模式无需外接芯片，硬件设计简单。
- 若传输速率要求不高（≤12 Mbps）、或仅需实现设备 / 主机基本功能（如虚拟串口、U 盘模拟），USB_OTG_FS 足够满足需求。
选 USB_OTG_HS 的场景
- 高端 STM32 型号（如 F7、H7 系列）需高速传输（如 480 Mbps）且有外接 PHY 芯片的硬件条件时，可选用 USB_OTG_HS。

打开 STM32CubeMX，选择目标芯片后，在Pinout & Configuration中找到USB_OTG_FS，启用并配置为Device Mode（设备模式）或Host Mode（主机模式）。
时钟配置：确保 USB 时钟为 48 MHz（通常由 PLL 或 HSI48 提供）。例如，在Clock Configuration中，将 USB 时钟源设置为PLLCLK并分频得到 48 MHz。

选择 USB 类：如需虚拟串口，在USB_DEVICE→Class For FS IP中选择Communication Device Class (Virtual Port Com)；如需大容量存储（U 盘模拟），选择Mass Storage Class。
自定义参数：如 VID/PID、缓冲区大小（如 MSC 模式下MSC_MEDIA_PACKET设为 4096 字节以优化传输效率）。

生成代码后，在main.c中调用MX_USB_DEVICE_Init()初始化 USB 设备。
若需实现数据收发（如虚拟串口），在usbd_cdc_if.c中修改回调函数（如CDC_Receive_FS处理接收数据，CDC_Transmit_FS发送数据）。

若需使用 USB_OTG_HS 的高速模式，需额外步骤：

选型建议：大多数场景下优先使用 USB_OTG_FS（硬件简单、兼容性强）；仅当需要 480 Mbps 高速传输且硬件允许时，才选用 USB_OTG_HS。
配置核心：确保时钟（48 MHz）、模式（Device/Host）和类（如 CDC、MSC）配置正确，并在代码中初始化 USB 设备。