USB端点不够用？不存在的！满血USB端点的MCU助你一臂之力！

一、容易被误导的USB2.0端点问题

在USB2.0规范文档中，对于设备模式来说，USB端点地址的描述以下，可知，低四位是USB2.0端点号，最大可到16个端点，最高位（第八位）是端点方向，可以是输入也可以是输出。

这里有两层意思：

1、每个端点可以是单向数据传输的，也就是说该端点要么是输入要么是输出。

2、在USB2.0中，每个端点都可以支持同时双向数据传输，也就是说最大支持的16个端点，数据传输可以同时输入或者输出。

但同时也带来了一些误导：

1、但有些厂家MCU文档介绍的时候，会有说明具有几个USB端点，支持不支持双向数据传输，比如"具有8个USB端点，支持双向数据传输"，这里可能的意思是端点0支持双向，但其他端点可能是单向，也有可能的意思是，支持双向但是不支持同时双向数据传输。

2、开发者在使用的时候，特别USB作为设备模式，需要复合设备，由于上述的误导，可能会存在端点不足引起的一系列问题。

本文的端点指的是：端点能同时支持输入和输出双向数据传输。

二、先楫USB外设介绍

先楫目前的所有MCU系列，USB外设都是480Mbps的高速USB2.0，且设备模式下每个端点都是支持同时双向，且是满血的最大16个端点。

比如HPM5300系列的USB外设介绍：

不过需要注意的是，并不是所有的MCU系列都支持满血最大16个同时双向端点，比如最早的HPM6700系列、HPM6300系列、HPM6200系列仅支持8个同时双向端点。

在之后HPM5300系列、HPM6800系列、HPM6E00系列等后续的产品，都是满血的最大16个同时双向端点。可以在hpm sdk中可以看到IP的特性宏定义，如下:

三、验证先楫的最大端点实现

为了验证是否达到16个端点，可以使用CDC类设备来实现，以HPM5300EVK作为平台，当然HPM5301EVKlite同样也可以。

还是那句话，源码链接：

https://github.com/RCSN/hpm_sdk_extra.git

路径在demos/multi_cdc_acm_vcom中。

实现USB CDC类设备，需要两个接口，一个接口需要有INT端点，一个接口需要IN端点和OUT端点。这可以概括是需要两个输入IN端点和一个输出OUT端点。

如果每个CDC需要带上一个INT端点，最大能实现7个USB CDC类设备（2 * 7 = 14个端点），还剩下一个端点未使用。

效果如下，实现了7个USB CDC类设备。

七个cdc设备同时打开进行收发

四、实现原理步骤

这里实现多个CDC的复合设备，使用的是cherryusb协议栈，这个协议栈在本公众号已经提及很多次了，可以参考以下文章：

《 使用cherryusb的vendor class驱动实现USB副屏 》

《 使用cherryusb实现USB转换器 》

《 使用cherryusb实现DAP调试器 》

《 使用cherryusb实现USB 4G网卡 》

《 cherryusb的USB host讲解 》

对于该协议栈，hpm sdk也提供了十分丰富的例子，涵盖了主机，设备，多设备三大类

本文的多路CDC也是参考hpm_sdk的cherryusb例子

主要是cdc_acm和composite部分：

samples/cherryusb/cdc_acm/cdc_acm_vcom

该例子提供cdc设备的实现

samples/cherryusb/composite/cdc_acm_hid_msc

该例子提供复合设备的实现

本文不过多阐述USB原理以及cherryusb协议栈内部实现，更多配合例子进行讲解。

要实现一个USB设备，首先必须与之主机进行枚举过程，所谓的枚举过程其实就是主机不断发送命令请求从机回应，比如USB描述符（设备描述符，配置描述符，接口描述符，端点描述符，字符串描述符等等）

在cherryusb协议栈中，并不需要太多关心相关描述符的字段描述，而是定义了个相关宏定义，开放用户只需要关心的字段。比如以下的设备描述符，定义了USB_DEVICE_DESCRIPTOR_INIT

cherryusb的USB描述符设置实现，使用了回调方式获取，当USB请求是USB描述符时，对应的会进来相关描述符请求回调。下面依次介绍USB描述符的设置

1、USB设备描述符

参考复合设备例子可知：

该描述符封装使用的是USB_DEVICE_DESCRIPTOR_INIT，对应需要赋值USB版本号，USB类和子类，协议代码编号（复合设备的话，该字段为0xEF 0x02 0x01）厂商的VID PID编号等。

回调注册，其他描述符回调类似实现。

从USB抓包看，可知道主机请求获取设备描述符，从机回应。

2、在cherryusb中，以上的配置描述符，接口描述符，端点描述符都可以集中在一个描述符数组中，对应的描述符也有宏定义实现。

配置描述符 USB_CONFIG_DESCRIPTOR_INIT

接口描述符，端点描述符 CDC_ACM_DESCRIPTOR_INIT

设备描述符需要告诉总的接口数量和端点描述符长度多少

这里提示描述符长度为(9 + (CDC_ACM_DESCRIPTOR_LEN * MAX_CDC_COUNT))

9代表配置描述符占用的固定长度，cdc所需要的接口和端点描述符长度需要66字节，而实现的7个cdc，总共需要的长度为471

从USB抓包上看，获取的描述符实现没有错误

在端点实现分配上，cdc的in和out使用1到7号的双向端点，而INT端点使用8到14号端点

在cdc类的描述符中（包括IAD，接口描述符，端点描述符等）都是用CDC_ACM_DESCRIPTOR_INIT宏定义，用户只需要赋值开始接口偏移地址，三个端点号，端点BULK长度即可。这里第一个参数代表起始偏移接口号，因为一个cdc占用两个接口，所以每个CDC需要偏移两个。

在USB抓包同样也可以看到端点的分配。

接下来就是USB Device初始化相关

1、需要把USB描述符回调实现注册，API为usbd_desc_register

2、加入两个接口，以及IN和OUT端点地址注册以及操作回调

3、USB设备初始化 usbd_initialize

IN和OUT数据收发回调函数

需要注意的是，注册的USB事件，发生USBD_EVENT_CONFIGURED需要启动第一次接收传输

以上就是大概的实现思路，具体可参考查阅提供的源码。

五、总结

1、先楫的USB外设都是480Mbps的高速USB2.0，且设备模式下每个端点都是支持同时双向，且是满血的最大16个端点，还内置DMA，可满足并且最大效率实现USB2.0大部分应用场景。

2、得益于cherryUSB协议栈的开源，让USB在MCU有了无限可能发挥。