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STM32H743-ARM例程23-USB_HID

news 2025/10/18 8:37:34

实验平台

硬件：银杏科技GT7000双核心开发板-ARM-STM32H743XIH6，银杏科技iToolXE仿真器
软件：最新版本STM32CubeH7固件库，STM32CubeMX v6.10.0，开发板环境MDK v5.35

USB_HID

USB HID是Human Interface Device的缩写，由其名称可以了解HID设备是直接与人交互的设备，例如键盘、鼠标与游戏杆等。不过HID设备并不一定要有人机接口，只要符合HID类别规范的设备都是HID设备。
交换的数据存储在称为报表(report)的结构内，设备的固件必须支持HID报表的格式。主机在控制与中断传输中传送与要求报表，来传送与接收数据。报表的格式非常有弹性，可以处理任何类别的数据。
设备除了HID接口之外，它可能同时还包含有其他的USB接口。例如影像显示设备可能使用HID接口来做亮度，对比，与更新率的软件控制，而使用传统的影像接口来传送要显示的数据。USB扩音器可以使用实时传输来播放语音，同时使用HID接口来控制音量，震荡，与低音等。HID接口通常比传统的控制接口来得便宜。
Wndows操作系统最先支持的HID设备。在windows98以及后来的版本中内置有HID设备的驱动程序，应用程序可以直接使用这些驱动程序来与设备通信。
在设计一个USB接口的计算机外部设备时，如果HID类型的设备可以满足需要，可以将其设计为HID类型设备，这样可以省去比较复杂的USB驱动程序的编写，直接利用Windows操作系统对标准的HID类型USB设备的支持。

HID设备特点

交换的数据储存在称为报表（Report）的结构内，设备的固件必须支持HID报表的格式。主机通过控制和中断传输中的传送和请求报表来传送和接收数据。报表的格式非常灵活。
每一笔事务可以携带小量或中量的数据。低速设备每一笔事务最大是8B，全速设备每一笔事务最大是64B，高速设备每一笔事务最大是1024B。一个报表可以使用多笔事务。
设备可以在未预期的时间传送信息给主机，例如键盘的按键或是鼠标的移动。所以主机会定时轮询设备，以取得最新的数据。
HID设备的最大传输速度有限制。主机可以保证低速的中断端点每10ms内最多1笔事务，每一秒最多是800B。保证全速端点每lms一笔事务，每一秒最多是64000B。保证高速端点每125us三笔事务，每一秒最多是24.576MB。
HID设备没有保证的传输速率。如果设备是设置在10ms的时距，事务之间的时间可能等于或小于10ms。除非设备是设置在全速时在每个帧传输数据，或是在高速时在每个微帧传输数据。这是最快的轮询速率，所以端点可以保证有正确的带宽可供使用。
HID设备除了传送数据给主机外，它也会从主机接收数据。只要能够符合HID类别规范的设备都可以是HID设备。
设备除了HID接口之外，它可能同时还包含有其他的USB接口。例如影像显示设备可能使用HID接口来做亮度、对比度的软件控制，而使用传统的影像接口来传送要显示的数据。USB扩音器可以使用实时传输来播放语音，同时使用HID接口来控制音量、低音等。
HID类别设备的规范文件主要是以下两份：
Device Class Definition for Human interface Devices
HID Usabe Tables
想了解更多HID知识可以参考连接http://www.usbzh.com/article/detail-76.html 。

USB_HS原理图

在这里插入图片描述

STM32CubeMX生成工程

我们参考前面章节STM32H743-结合CubeMX新建HAL库MDK工程，打开CubeMX软件，重复步骤不再展示，我们来看配置USB部分如下图所示：
在这里插入图片描述

实验步骤

我们打开实验工程文件，修改USB_hid.c文件

找到USB接口描述符这里我们将bInterfaceProtocol的值改为1：（0 — NONE，1 — Keyboard（键盘），2 — Mouse （鼠标），3~255 Reserved）
在这里插入图片描述

修改报告描述符
下载 HID Descriptor Tool (DT) HID描述符工具：
官网下载：https://usb.org/sites/default/files/documents/dt2_4.zip
打开 File->Open…->keybrd.hid

我们可以看到HID键盘的描述符情况：
在这里插入图片描述
打开usbd_hid.c文件，找到HID_MOUSE_ReportDesc数组定义处（默认生产HID设备为Mouse，这里数组名不影响，只要里面的描述符是键盘的就行）。修改为对应：

实验现象

按下按键KEY1后，键盘自动输入“A”。
在这里插入图片描述

实验代码

主函数

extern USBD_HandleTypeDef hUsbDeviceHS;
uint8_t buffer[8] = {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00};
void SystemClock_Config(void);
int main(void)
{HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();MX_USB_DEVICE_Init();MX_USART6_UART_Init();while (1){if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_GPIO_Port, KEY1_Pin) == 0){  buffer[0] = 0x02; //shiftbuffer[2] = 0x04; //aUSBD_HID_SendReport(&hUsbDeviceHS, buffer, 8); //sendHAL_Delay(15); //delaybuffer[0] = 0x00;buffer[2] = 0x00;USBD_HID_SendReport(&hUsbDeviceHS, buffer, 8);HAL_Delay(15);while(HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_GPIO_Port, KEY1_Pin) == 0)HAL_Delay(15);}}}

usbd_custom_hid_if.c中的报告描述符

__ALIGN_BEGIN static uint8_t HID_MOUSE_ReportDesc[HID_MOUSE_REPORT_DESC_SIZE] __ALIGN_END =
{0x05, 0x01, // USAGE_PAGE (Generic Desktop) //630x09, 0x06, // USAGE (Keyboard)0xa1, 0x01, // COLLECTION (Application)0x05, 0x07, // USAGE_PAGE (Keyboard)0x19, 0xe0, // USAGE_MINIMUM (Keyboard LeftControl)0x29, 0xe7, // USAGE_MAXIMUM (Keyboard Right GUI)0x15, 0x00, // LOGICAL_MINIMUM (0)0x25, 0x01, // LOGICAL_MAXIMUM (1)0x75, 0x01, // REPORT_SIZE (1)0x95, 0x08, // REPORT_COUNT (8)0x81, 0x02, // INPUT (Data,Var,Abs)0x95, 0x01, // REPORT_COUNT (1)0x75, 0x08, // REPORT_SIZE (8)0x81, 0x03, // INPUT (Cnst,Var,Abs)0x95, 0x05, // REPORT_COUNT (5)0x75, 0x01, // REPORT_SIZE (1)0x05, 0x08, // USAGE_PAGE (LEDs)0x19, 0x01, // USAGE_MINIMUM (Num Lock)0x29, 0x05, // USAGE_MAXIMUM (Kana)0x91, 0x02, // OUTPUT (Data,Var,Abs)0x95, 0x01, // REPORT_COUNT (1)0x75, 0x03, // REPORT_SIZE (3)0x91, 0x03, // OUTPUT (Cnst,Var,Abs)0x95, 0x06, // REPORT_COUNT (6)0x75, 0x08, // REPORT_SIZE (8)0x15, 0x00, // LOGICAL_MINIMUM (0)0x25, 0x65, // LOGICAL_MAXIMUM (101)0x05, 0x07, // USAGE_PAGE (Keyboard)0x19, 0x00, // USAGE_MINIMUM (Reserved (no event indicated))0x29, 0x65, // USAGE_MAXIMUM (Keyboard Application)0x81, 0x00, // INPUT (Data,Ary,Abs)0xc0, // END_COLLECTION};