1)资料下载:点击资料即可下载

2)对正点原子Linux感兴趣的同学可以加群讨论：935446741

3）关注正点原子公众号，获取最新资料更新

上一章我们向大家介绍了如何利用 STM32F4 的 USB HOST 接口来驱动 U 盘，本章，我们

将利用 STM32F4 的 USB HOST 来驱动 USB 鼠标/键盘。本章分为如下几个部分：

59.1 USB 鼠标键盘简介

59.2 硬件设计

59.3 软件设计

59.4 下载验证

59.1 USB 鼠标键盘简介

传统的鼠标和键盘是采用 PS/2 接口和电脑通信的，但是现在 PS/2 接口在电脑上逐渐消失，

所以现在越来越多的鼠标键盘采用的是 USB 接口，而不是 PS/2 接口的了。

USB 鼠标键盘属于 USB HID 设备。USB HID 即：Human Interface Device（人机交互设备）

的缩写，键盘、鼠标与游戏杆等都属于此类设备。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。关于 USB HID 的知识，我们这里就不详细介绍了，

请大家自行百度学习。

本章，我们同上一章一样，我们直接移植官方的 USB HID 例程，官方例程路径：光盘→8，

STM32 参考资料→STM32 USB 学习资料→STM32_USB-Host-Device_Lib_V2.1.0→Project→

USB_Host_Examples→HID，该例程支持 USB 鼠标和键盘等 USB HID 设备，本章我们将移植这

个例程到探索者 STM32F407 开发板上。

59.2 硬件设计

本节实验功能简介：开机的时候先显示一些提示信息，然后初始化 USB HOST，并不断轮

询。当检测到 USB 鼠标/键盘的插入后，显示设备类型，并显示设备输入数据，

如果是 USB 鼠标：将显示鼠标移动的坐标（X，Y 坐标），滚轮滚动数值（Z 坐标）以及

按键（左中右）。

如果是 USB 键盘：将显示键盘输入的数字/字母等内容（不是所有按键都支持，部分按键

没有做解码支持，比如 F1~F12）。

最后，还是用 DS0 提示程序正在运行。

所要用到的硬件资源如下：

1） 指示灯 DS0

2） 串口

3） TFTLCD 模块

4） USB HOST 接口

这几个部分，在之前的实例中都已经介绍过了，我们在此就不多说了。这里再次提醒大家，

P11 的连接，要通过跳线帽连接 PA11 和 D-以及 PA12 和 D+。

59.3 软件设计

本章，我们在第十八章实验 （实验 13 TFTLCD 显示实验 ）的基础上修改，先打开实验

13 的工程，在 HARDWARE 文件夹所在文件夹下新建一个 USB 的文件夹，对照官方 HID 例子，

将相关文件拷贝到 USB 文件夹下。

然后，我们在工程里面添加 USB HID 相关代码，最终得到如图 59.3.1 所示的工程：

可以看到，USB 部分代码，同上一章的在结构上是一模一样的，只是.c 文件稍微有些变化。

同样，我们移植需要修改的代码，就是 USB_APP 里面的这两个.c 文件了。

其中 usb_bsp.c 的代码，和之前的章节一模一样，可以用上一章的代码直接替换即可正常使

用。

usbh_usr.c 里面的代码，则有所变化，重点代码如下：

//下面两个函数,为 ALIENTEK 添加,以防止 USB 死机

//USB 枚举状态死机检测,防止 USB 枚举失败导致的死机

//phost:USB_HOST 结构体指针

//返回值:0,没有死机

// 1,死机了,外部必须重新启动 USB 连接.

u8 USBH_Check_EnumeDead(USBH_HOST *phost)

{

static u16 errcnt=0;

//这个状态,如果持续存在,则说明 USB 死机了.

if(phost->gState==HOST_CTRL_XFER&&(phost->EnumState==ENUM_IDLE||

phost->EnumState==ENUM_GET_FULL_DEV_DESC))

{

errcnt++;

if(errcnt>2000)//死机了

{

errcnt=0;

RCC->AHB2RSTR|=1<<7; //USB OTG FS 复位

delay_ms(5);

RCC->AHB2RSTR&=~(1<<7); //复位结束

return 1;

}

}else errcnt=0;

return 0;

}

//USB HID 通信死机检测,防止 USB 通信死机(暂时仅针对:DTERR,即 Data toggle error)

//pcore:USB_OTG_Core_dev_HANDLE 结构体指针

//phidm:HID_Machine_TypeDef 结构体指针

//返回值:0,没有死机

// 1,死机了,外部必须重新启动 USB 连接.

u8 USBH_Check_HIDCommDead(USB_OTG_CORE_HANDLE *pcore,

HID_Machine_TypeDef *phidm)

{

if(pcore->host.HC_Status[phidm->hc_num_in]==HC_DATATGLERR)

//检测到 DTERR 错误,直接重启 USB.

{

return 1;

}

return 0;

}

//

//USB 键盘鼠标数据处理

//鼠标初始化

void USR_MOUSE_Init(void)

{

USBH_Msg_Show(2);

//USB 鼠标

USB_FIRST_PLUGIN_FLAG=1;//标记第一次插入

}

//键盘初始化

void USR_KEYBRD_Init(void)

{

USBH_Msg_Show(1);

//USB 键盘

USB_FIRST_PLUGIN_FLAG=1;//标记第一次插入

}

//零时数组,用于存放鼠标坐标/键盘输入内容(4.3 屏,最大可以输入 2016 字节)

__align(4) u8 tbuf[2017];

//USB 鼠标数据处理

//data:USB 鼠标数据结构体指针

void USR_MOUSE_ProcessData(HID_MOUSE_Data_TypeDef *data)

{

static signed short x,y,z;

if(USB_FIRST_PLUGIN_FLAG)//第一次插入,将数据清零

{

USB_FIRST_PLUGIN_FLAG=0;

x=y=z=0;

}

x+=(signed char)data->x;

if(x>9999)x=9999;

if(x<-9999)x=-9999;

y+=(signed char)data->y;

if(y>9999)y=9999;

if(y<-9999)y=-9999;

z+=(signed char)data->z;

if(z>9999)z=9999;

if(z<-9999)z=-9999;

POINT_COLOR=BLUE;

sprintf((char*)tbuf,"BUTTON:");

if(data->button&0X01)strcat((char*)tbuf,"LEFT ");

if((data->button&0X03)==0X02)strcat((char*)tbuf,"RIGHT");

else if((data->button&0X03)==0X03)strcat((char*)tbuf,"+RIGHT");

if((data->button&0X07)==0X04)strcat((char*)tbuf,"MID ");

else if((data->button&0X07)>0X04)strcat((char*)tbuf,"+MID");

LCD_Fill(30+56,180,lcddev.width-1,180+16,WHITE);

LCD_ShowString(30,180,210,16,16,tbuf);

sprintf((char*)tbuf,"X POS:%05d",x);

LCD_ShowString(30,200,200,16,16,tbuf);

sprintf((char*)tbuf,"Y POS:%05d",y);

LCD_ShowString(30,220,200,16,16,tbuf);

sprintf((char*)tbuf,"Z POS:%05d",z);

LCD_ShowString(30,240,200,16,16,tbuf);

//printf("btn,X,Y,Z:0x%x,%d,%d,%drn",data->button,(signed char)data->x,

//(signed char)data->y,(signed char)data->z);

}

//USB 键盘数据处理

//data:USB 鼠标数据结构体指针

void USR_KEYBRD_ProcessData (uint8_t data)

{

static u16 pos;

static u16 endx,endy;

static u16 maxinputchar;

u8 buf[4];

if(USB_FIRST_PLUGIN_FLAG)//第一次插入,将数据清零

{

USB_FIRST_PLUGIN_FLAG=0;

endx=((lcddev.width-30)/8)*8+30;

//得到 endx 值

endy=((lcddev.height-220)/16)*16+220;

//得到 endy 值

maxinputchar=((lcddev.width-30)/8);

maxinputchar*=(lcddev.height-220)/16;//当前 LCD 最大可以显示的字符数.

pos=0;

}

POINT_COLOR=BLUE;

sprintf((char*)buf,"%02X",data);

LCD_ShowString(30+56,180,200,16,16,buf);//显示键值

if(data>=' '&&data<='~')

{

tbuf[pos++]=data;

tbuf[pos]=0;

//添加结束符.

if(pos>maxinputchar)pos=maxinputchar;//最大输入这么多

}else if(data==0X0D) //退格键

{

if(pos)pos--;

tbuf[pos]=0;

//添加结束符.

}

if(pos<=maxinputchar) //没有超过显示区

{

LCD_Fill(30,220,endx,endy,WHITE);

LCD_ShowString(30,220,endx-30,endy-220,16,tbuf);

}

//printf("KEY Board Value:%02Xrn",data);

//printf("KEY Board Char:%crn",data);

}

ST 官方的 USB HID 例程，仅仅是能用，很多地方还要改善，比如识别率低，容易死机（枚

举/通信都可能死机）等问题，这里：USBH_Check_EnumeDead 和 USBH_Check_HIDCommDead

这两个函数，就是我们针对官方 HID 例程现有 bug 做出的改进处理，通过这两个函数，可以检

测枚举/通信是否正常，当出现异常时，直接重启 USB 内核，重新连接设备，这样可以防止死

机造成的程序无响应情况。

另外，为了提高对鼠标键盘的识别率和兼容性，对 usbh_hid_core.c 里面的两处代码进行了

修改：

1，USBH_HID_ClassRequest 函数，修改代码（351 行）为：

classReqStatus = USBH_Set_Idle (pdev, pphost, 100, 0);//这里 duration 官方设置的是 0,修改为

//100,提高兼容性

2，USBH_Set_Idle 函数，修改代码（542 行）为：

phost->Control.setup.b.wLength.w = 100; //官方的这里设置的是 0,导致部分鼠标无法识别,

//这里修改为 100 以后,识别率明显提高.

以上两处地方，官方默认值都是设置的 0，我们修改为 100 后，可以明显提高 USB 鼠标/

键盘的识别率，兼容性好很多。

还有，在 usbh_hid_keybd.h 里面，要修改键盘类型的定义，改为：

#define QWERTY_KEYBOARD

//通用键盘

//#define AZERTY_KEYBOARD

//法国版键盘

ST 官方例程，是使用的法国版键盘，一般我们国内用的是通用键盘，所以，需要换一个宏

定义（换成：QWERTY_KEYBOARD）。

最后，在 usbh_hid_mouse.c 里面，MOUSE_Decode 函数用于鼠标数据解析，但是 ST 官方

例程仅对 4 字节鼠标数据做了解析，而忽略了 5 字节/6 字节鼠标数据的处理，所以，需要修改

该函数为：

extern HID_Machine_TypeDef HID_Machine;

static void MOUSE_Decode(uint8_t *data)

{

if(HID_Machine.length==5||HID_Machine.length==6)//5/6 字节长度 USB 鼠标数据处理

{

HID_MOUSE_Data.button = data[0];

HID_MOUSE_Data.x = data[1];

HID_MOUSE_Data.y = data[3]<<4|data[2]>>4;

HID_MOUSE_Data.z = data[4];

}else if(HID_Machine.length==4) //4 字节长度的 USB 鼠标数据处理

{

HID_MOUSE_Data.button = data[0];

HID_MOUSE_Data.x = data[1];

HID_MOUSE_Data.y = data[2];

HID_MOUSE_Data.z = data[3];

}

USR_MOUSE_ProcessData(&HID_MOUSE_Data);

}

再回到 usbh_usr.c，USR_MOUSE_Init 和 USR_MOUSE_ProcessData 用于处理鼠标数据，这

两个函数在 usbh_hid_mouse.c 里面被调用，USR_MOUSE_Init 在鼠标初始化的时候被调用，而

USR_MOUSE_ProcessData 函数，则在鼠标初始化成功，轮询数据的时候调用，处理鼠标数据，

该函数将得到的鼠标数据显示在 LCD 上面。

同样，USR_KEYBRD_Init 和 USR_KEYBRD_ProcessData 用于处理键盘数据，这两个函数

在 usbh_hid_keybd.c 里面被调用，USR_KEYBRD_Init 在键盘初始化的时候被调用，而

USR_KEYBRD_ProcessData 函数，则在键盘初始化成功，轮询数据的时候调用，处理键盘数据，

该函数将键盘输入的字符显示在 LCD 上面。

其他代码，我们就不再介绍了，请大家参考开发板光盘本例程源码。

最后，来看看 main.c 里面的代码，如下：

USBH_HOST USB_Host;

USB_OTG_CORE_HANDLE USB_OTG_Core_dev;

extern HID_Machine_TypeDef HID_Machine;

//USB 信息显示

//msgx:0,USB 无连接

// 1,USB 键盘

// 2,USB 鼠标

// 3,不支持的 USB 设备

void USBH_Msg_Show(u8 msgx)

{

POINT_COLOR=RED;

switch(msgx)

{

case 0: //USB 无连接

LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"USB Connecting...");

LCD_Fill(0,150,lcddev.width,lcddev.height,WHITE);

break;

case 1: //USB 键盘

LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"USB Connected ");

LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"USB KeyBoard");

LCD_ShowString(30,180,210,16,16,"KEYVAL:");

LCD_ShowString(30,200,210,16,16,"INPUT STRING:");

break;

case 2: //USB 鼠标

LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"USB Connected ");

LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"USB Mouse");

LCD_ShowString(30,180,210,16,16,"BUTTON:");

LCD_ShowString(30,200,210,16,16,"X POS:");

LCD_ShowString(30,220,210,16,16,"Y POS:");

LCD_ShowString(30,240,210,16,16,"Z POS:");

break;

case 3: //不支持的 USB 设备

LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"USB Connected ");

LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"Unknow Device");

break;

}

}

//HID 重新连接

void USBH_HID_Reconnect(void)

{

//关闭之前的连接

USBH_DeInit(&USB_OTG_Core_dev,&USB_Host); //复位 USB HOST

USB_OTG_StopHost(&USB_OTG_Core_dev);

//停止 USBhost

if(USB_Host.usr_cb->DeviceDisconnected)

//存在,才禁止

{

USB_Host.usr_cb->DeviceDisconnected(); //关闭 USB 连接

USBH_DeInit(&USB_OTG_Core_dev, &USB_Host);

USB_Host.usr_cb->DeInit();

USB_Host.class_cb->DeInit(&USB_OTG_Core_dev,&USB_Host.device_prop);

}

USB_OTG_DisableGlobalInt(&USB_OTG_Core_dev);//关闭所有中断

//重新复位 USB

__HAL_RCC_USB_OTG_FS_FORCE_RESET();//USB OTG FS 复位

delay_ms(5);

__HAL_RCC_USB_OTG_FS_RELEASE_RESET();//复位结束

memset(&USB_OTG_Core_dev,0,sizeof(USB_OTG_CORE_HANDLE));

memset(&USB_Host,0,sizeof(USB_Host));

//重新连接 USB HID 设备

USBH_Init(&USB_OTG_Core_dev,USB_OTG_FS_CORE_ID,&USB_Host,&HID_cb,

&USR_Callbacks);

}

int main(void)

{

u32 t;

HAL_Init();

//初始化 HAL 库

Stm32_Clock_Init(336,8,2,7);

//设置时钟,168Mhz

delay_init(168);

//初始化延时函数

uart_init(115200);

//初始化 USART

usmart_dev.init(84);

//初始化 USMART

LED_Init();

//初始化 LED

KEY_Init();

//初始化 KEY

LCD_Init(); //初始化 LCD

SRAM_Init();

//初始化外部 SRAM

W25QXX_Init();

//初始化 W25Q128

POINT_COLOR=RED;

LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"Explorer STM32F4");

LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"USB MOUSE/KEYBOARD TEST");

LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");

LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2017/5/16");

LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"USB Connecting...");

//初始化 USB 主机

USBH_Init(&USB_OTG_Core_dev,USB_OTG_FS_CORE_ID,&USB_Host,&HID_cb,

&USR_Callbacks);

while(1)

{

USBH_Process(&USB_OTG_Core_dev, &USB_Host);

if(bDeviceState==1)//连接建立了

{

if(USBH_Check_HIDCommDead(&USB_OTG_Core_dev,&HID_Machine))

//检测 USB HID 通信,是否还正常?

{

USBH_HID_Reconnect();//重连

}

}else

//连接未建立的时候,检测

{

if(USBH_Check_EnumeDead(&USB_Host))

//检测 USB HOST 枚举是否死机了?死机了,则重新初始化

{

USBH_HID_Reconnect();//重连

}

}

t++;

if(t==200000)

{

LED0=!LED0;

t=0;

}

}

}

这里总共三个函数：USBH_Msg_Show 用于显示一些提示信息，在 usbh_usr.c 里面被相关

函数调用。USBH_HID_Reconnect 则用于 USB HID 重新连接，当发现枚举/通信死机的时候，

调用该函数实现 USB 复位重启，以重新连接；最后，main 函数就比较简单了，处理方式和上

一章几乎一样，只是多了一些通信死机处理。

软件设计部分就为大家介绍到这里。

59.4 下载验证

在代码编译成功之后，我们下载到探索者 STM32F4 开发板上，然后在 USB_HOST 端子插

入 USB 鼠标/键盘，注意：此时 USB SLAVE 口不要插 USB 线到电脑，否则会干扰！！

等 USB 鼠标/键盘成功识别后，便可以看到 LCD 显示 USB Connected，并显示设备类型：

USB Mouse 或者 USB KeyBoard，同时也会显示输入的数据，如图 58.4.1 和图 58.4.2 所示：

其中，图 59.4.1 是 USB 鼠标测试界面，图 59.4.2 是 USB 键盘测试界面。

最后，特别提醒大家，由于例程的 HID 内核，只处理了第一个接口描述符，所以对于 USB

符合设备，只能识别第一个描述符所代表的设备。体现到实际使用中，就是：USB 无线鼠标，

一般是无法使用（被识别为键盘），而 USB 无线键盘，可以使用，因为键盘在第一个描述符，

鼠标在第二个描述符。

如果想支持 USB 无线鼠标，可以通过修改 usbh_hid_core.c 里面的 USBH_HID_InterfaceInit

函数来支持。