ST官方USB CDC例程详解(例程不占篇幅)

ID:75926 · 发表于 2015-4-4 01:44

6.ST官方USB CDC例程详解(例程不占篇幅)

  A.RS-485的相关问题
  ST官方的USB CDC演示例程，没有涉及到RS485的方向控制。ST官方给出了一个文档，能够正确地发出RS485方向控制的
  时序。但实际要解决的问题远远比想象中复杂。

  (1)虚拟串口的发送延迟时间设置

  在数据发送时，首先ST的USB设备得按照上位机设置的发送延迟时间去工作，遗憾的是，驱动没有这样的设置接口。

  ST下位机是这样实现虚拟串口的数据发送：USB的OUT端点从PC机获得需要out的数据包(小于或等于64)，然后USB的OUT
  端点调用串口发送函数，将数据发送出去。

  串口不存在RS-485电路时，由于串口通常工作在异步状态，上位机超过64字节的包，会被分成两个以上的包发出去，
  这不会有什么问题。串口工作在RS485状态时，需要切换数据方向，这样会产生很多不必要的换向控制。这些对工作在
  异步状态的电路没什么大的影响，就是对方驱动接收的数据包零碎了点。

  如果ST下位机实现延迟发送时间设置，假设可设置延迟1-10毫秒。如果延迟10毫秒，按照每个毫秒64字节的数量统计，
  发送640字节的大数据包时，由于ST下位机由于延迟发送，640字节的数据包被打包发送出去，这样就不存在RS-485的
  反复换向存在，这是理想状态。在发送控制命令时，FT232RL是专用芯片可以实现1毫秒的延迟，而CH340G采用DSP核
  实现，延迟在10毫秒以上，PL2303更不靠谱，和Keil都通讯不上，其它芯片没试过。

  (2)虚拟串口的接收缓冲设置

  异步串口通讯最大的难题是接收问题，接收的数据必须及时地转移到安全的位置，以防止缓冲区溢出。
  对于DSP来说，内部有16字节的FIFO，不需要对每个字节的数据进行实时响应，因为它可能有重要的计算任务，
  不喜欢总是被通讯打断。对ARM来说，实时响应是是它的特长，因为它的中断延迟时间非常短，再加上ARM支持的
  内部SRAM通常比DSP丰富，安排个大缓冲不是什么难事。一般DSP设置为4096字节接收缓冲。根据实际应用的不同，
  如果需要传输超大数据包，可以安排超大的数据缓冲，一般来说小于10240字节都可以，USB1.1按照每毫秒64字节
  的通讯速度，10240字节的数据通讯需要10240/64 = 160毫秒，Windows的任务切换大约为30-40毫秒，计算机的驱动
  正常，接收都不会出问题。

  (3) 阻塞式串口发送占用CPU的问题解决方法

  首先是考虑采用中断式向外发送数据，发送前切换RS485的方向，增加全局发送标志和发送数量，则可以支持发送时的
  延迟时间设置。其次是采用DMA的方式，和中断式类似。这些发送方式都是假设总线处于空闲的状态，并不判断RS-485
  总线是否被占用。

  如果对中断式或DMA方式的通讯感到烦琐的话，也可以采用操作系统的方法实现数据发送，换向时序问题
  也不用考虑了，对于发送任务，按顺序使能发送控制，发送数据，关闭发送使能即可。

  (4) RS485的同时发送的碰撞问题解决方法

  实际上RS485就是存在这种多个设备同时发送的碰撞现象，所以才催生出来了CAN总线。

  如果ST下位机考虑检测总线状态，发现总线上有数据，则设置Flag_RXD_Receiving标志为1，同时某个毫秒计时器清0，
  并启动计时，当发现计时超过设置值(1-10)时，设置Flag_RXD_Receiving标志为0，并判断总线空闲。

  如果将Flag_RXD_Receiving标志的判断添加到发送函数中，则可以避免RS-485总线的数据碰撞问题。

西门子数控系统采用RS485总线通讯，由于采用的PPI协议，延迟判断的时间间隔是50ms，加上该协议非常严谨，
所以在工业控制领域应用比较广泛，可靠性得到了充分的验证。Windows是强线程弱进程，线程调度时间以10-15
毫秒为单位，任务调度大约是30-40毫秒。PPI协议采用公用通信组件，可协调两个运行实例，对同一目标进行控制。

而DMX512通讯协议简单而严格，以30毫秒为周期，和RS485总线相比，除了单向之外，88us的数据帧头也可以通过
STM32F1额外提供，因此该USB Dual RS485设备可作为一个DMX512转换器使用。由于目前是以USB1.1的通讯速度实现的，
USB1.1的CDC设备，每毫秒最多传输64字节，在30毫秒的时间内，最多传输 64 * 30 = 1920 字节，所以最多支持3个
DMX512接口。若采用STM32F205以上芯片，可以外挂USB2.0高速PHY芯片，实现更快的数据传输，有人实测STM32F407的
USB2.0 High Speed通讯速度可达20MB/S，达到了大多数场合视频信号传输的要求。

专业型的USB转串口芯片，如CH340G、FT232RL、PL2303HX等，则无法实现DMX512通讯的严格要求。

USB有4种不同类型的传输方式：控制传输(Control Transfer)，批量传输(Bulk Transfer)，中断传输(Interrupt Transfer)和实时传输(IsochTransfer)
对于全速USB2.0全速设备，我们关心数据包的大小，同步实时传输数据包大小可以到1023字节，其它传输方式数据包的大小都是64字节。

ID:219749 · 发表于 2017-7-14 20:16

哥们，你在哪看到的用407的板子外挂PHY进行高速通信的，我找了半天也没找到相关资料。

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