前言

文中对于USB较为常见的描述符其中一些字节含义不做过多的描述。如果对其不太了解可以参考USB中文网的描述！
文章内容仅为个人学习记录，谢谢！

一、通信类型与描述符大致结构

1、通信类型

USB CDC类的设备下面有很多子类，ACM模型是属于PSTN类。常规的USB转UART就是使用其中的简单通信功能。

2、配置描述符大致结构

接口层有IAD描述符、接口描述符0、接口描述符1
IAD描述符：此描述符可以不使用，GD的例程中使用union描述符来描述符哪些接口是联合在一起的
接口描述符0：在图中接口描述符0作为控制接口，下面包含一些其它信息的描述符，然后还包含1个输入端点，当设备需要向主机发送异步消息时，通过此端点进行发送，端点发送方式采用中断传输模式。
接口描述符1：此接口描述符作为数据接口，下面包含1个输入端点，包含1个输出端点，一般数据的传输都通过这两个端点发送接收。
此外，端点0在枚举结束后，用于发送控制指令，例如设置虚拟串口波特率。

二、通信数据解析

下面所有的数据信息都为使用GD32 USB通信时，抓取的数据。

1、设备地址分配

主机在获取描述符前会进行复位和速度判断一些操作。完成这部分工作，进行以下操作：
（1）80 06 00 01 00 00 40 00 HEX
含义：主机发送获取设备描述符请求，获取设备描述符字节数为64个字节，此处发送的设备地址为0，设备回复的设备描述符字节数可以不为64字节
（2）12 01 00 02 02 00 00 40 HEX
含义：此处设备只回复了设备描述符的前8个字节的数据，首字节说明了设备描述符长度为18字节，后面无数据的输出信息为主机发送给设备的应答
（3）00 05 19 00 00 00 00 00 HEX
含义：主机在获取1次设备描述符后，给设备分配地址，上面05含义为设置设备地址，设置的设备地址为25，设备收到地址信息并开始使用后，设备回复应答。后续设备开始使用主机分配的地址开始通信。

2、设备描述符获取

给设备分配完地址后，使用新地址重新获取设备描述符，此处获取的设备描述符为完整的设备描述符
（1）80 06 00 01 00 00 12 00 HEX
含义：主机获取设备描述符，获取设备描述符字节数为18字节。

（2）12 01 00 02 02 00 00 40 e9 28 8a 01 00 01 01 02 03 01 HEX
含义：
第1-2字节：描述符为设备描述符，字节数为18字节
第3-4字节： 00 02说明使用的USB版本为USB 2.0
第5-7字节：02 00 00表明设备为CDC类设备，
8字节：40表示端点0最大1包数据为64字节
第9-10字节：厂商的VID，此处的VID是设备厂商从USB IF申请的VID，0x28e9为兆易申请的VID号
第11-12字节：厂商的PID
第13-14字节：厂商出厂编号
第15字节：厂商字符串描述符索引值
第16字节：产品字符串描述符索引值
第17字节：设备序列号字符串描述符索引值
第18字节：配置描述符的数量，此处只有1个配置描述符。获取完成设备描述符后，主机回复应答。

3、配置描述符获取

此处，主机会发送获取配置描述符请求，一次获取配置描述符、接口描述符、端点描述符、CDC类的其它描述符。
完整获取配置描述符的配置描述符数据为：
09 02 43 00 02 01 00 80 32 09 04 00 00 01 02 02 01 00 05 24 00 10 01 05 24 01 00 01 04 24 02 02 05 24 06 00 01 07 05 82 03 08 00 0A 09 04 01 00 02 0A 00 00 00 07 05 03
02 40 00 00 07 05 81 02 40 00 00 HEX

（1）09 02 43 00 02 01 00 80 32 HEX
含义：
第1-2字节：描述符类型为配置描述符，描述符长度为9字节
第3-4字节：一次性获取数据的字节数，数据大小为67字节
5字节：支持的接口数量为2个
第6字节：启动配置时设置的参数
第7字节：配置字节描述符索引
第8字节：设备采用插入的USB线进行供电
第9字节：USB总线最大供电电流为100mA。

（2）09 04 00 00 01 02 02 01 00 HEX
含义：
第1-2字节：描述符类型为接口描述符，描述符长度为9字节
第3字节：接口描述符编号
第5字节：接口描述符下有1个端点
第6字节：02表示此接口为CDC类的控制接口
第7字节：02表示CDC类模型为ACM类
第8字节：01表示支持AT指令集，此处虽然表示支持AT指令集，实际未使用AT指令。

（3）05 24 00 10 01 HEX
含义：
第1-3：描述符为header描述符，长度为5字节
第4~5：CDC版本为1.10版本

（4）05 24 01 00 01 HEX
含义：
第1-3字节：描述符为Call Management描述符
第4字节：不支持电话类的AT指令
第5字节：电话内容的接口号

（5）04 24 02 02 HEX
含义：
第1-3字节：描述符为ACM功能描述符
第4字节：02表示支持LineStateCoding,GetLineCoding,SetControlState指令，这几个指令在例程中被用做设置波特率、查看波特率、串口打开与关闭。

（6）05 24 06 00 01 HEX
含义：
第1-3字节：描述符为union描述符
第4字节：接口0为控制接口
第5字节：接口1为0的下级接口

（7）07 05 82 03 08 00 0a HEX
含义：
第1-2字节：描述符类型为端点描述符
第3字节：端点方向为输入方向，地址为2
第4字节：传输类型为中断传输
第5-6字节：端点一次最大传输8字节
第7字节：轮询数据的时间间隔。

（8）09 04 01 00 02 0a 00 00 00 HEX
含义：
第1-2字节：描述符为接口描述符
第3字节：接口号为1
第5字节：接口下有2个端点
第6字节：接口为数据接口

（9）07 05 03 02 40 00 00 HEX
含义：
第1-2字节：描述符为端点描述符
第3字节：端点为数据输出端点
第4字节：端点数据传输类型为批量传输
第5字节：数据最大一次传输64字节

（10）07 05 81 02 40 00 00 HEX
含义：
第1-2字节：描述符为端点描述符
第3字节：端点为数据输入端点
第4字节：端点数据传输类型为批量传输
第5字节：数据最大一次传输64字节

上图为获取的配置描述符图示：

4、字符串描述符获取

另外，在枚举的过程中，主机也会去获取字符串描述符，字符串描述符中包含、设备厂商信息、设备ID、设备序列号、和语言类型等信息，此处不详细描述

5、启动配置

在获取完描述符后，主机发送配置指令启动设备配置

6、配置指令发送及数据收发

在使用串口助手与设备通信时，会使用到LineStateCoding,GetLineCoding,SetControlState这些指令用于设置获取串口状态和设置串口
GetLineCoding命令：
（1）a1 21 00 00 00 00 07 00 HEX
含义：
第1字节：端点为接口类请求
第2字节：GetLineCoding请求
第5-6字节：接口号为0
第7-8字节：接收的数据长度为7字节

（2）00 c2 01 00 00 00 08 HEX
含义：
第1-4字节：波特率为115200
第5位：为停止位信息，0表示1位停止位，1表示1.5位停止位，2表示2位停止位
第6位：效验位信息，0表示无效验，其它效验依此递增
第7位：数据为8位

说明：此请求在例程中用于获取串口信息

SetControlState命令：
（1）21 20 00 00 00 00 07 00 HEX
含义：
第1字节：端点为接口类请求
第2字节：SetControlState请求
第5-6字节：接口号为0
第7-8字节：接收的数据长度为7字节

（2）80 25 00 00 00 00 08 HEX
含义：
第1-4字节：波特率为9600
第5位：为停止位信息，0表示1位停止位，1表示1.5位停止位，2表示2位停止位
第6位：效验位信息，0表示无效验，其它效验依此递增
第7位：数据为8位

说明：此请求在例程中用于设置串口配置

LineStateCoding命令：
（1）21 22 01 00 00 00 00 00
含义：
第1字节：端点为接口类请求
第2字节：LineStateCoding请求
第3字节：设置串口开启

（2）21 22 00 00 00 00 00 00
含义：
第1字节：端点为接口类请求
第2字节：LineStateCoding请求
第3字节：设置串口关闭

说明：此请求用于反馈设备状态

数据传输：
主机将数据发送到设备的地址为3的端点上，设备通过地址为1的端点将数据发送给主机，数据为123456

三、例程代码分析与使用

GD的USB库较为复杂，此处只说明一些有助于初学使用的部分

1、USB中断

在使用GD的MCU作为设备插入主机时，主机会发送复位信号，同时设备会进入USB中断，USB复位标志位会置位。当设备插入主机，复位标志没有置位，此时，需要判断USB线路是否正常。例如在使用IO口（例如PD13）接一个电阻到DP线上，当代码中设置的上拉IO不是此IO（例如PD13）时，主机在DP线上检测不到上拉会判断无设备插入，设备复位标志位不会置位，此时可以查看USB线路是否正常。

2、描述符

在USB初始化时，会将描述符信息作为参数输入到函数中，便于后续的操作。跳转过去可查看描述符信息。

在_std_dev_req函数数组中，包含标准描述符的枚举的处理函数，在枚举出现异常时，可以在这些函数下面进行调试。

3、CDC枚举和通信处理

在USB初始化时，会传入CDC类的处理函数，当需要进行初始化、设备枚举、通信时，会调用此结构体中的函数，如下图：

cdc_class结构体中，cdc_acm_init为初始化函数在主机发送设置配置请求后会进行调用，
cdc_acm_req_handler函数会对ACM类特殊的描述符进行处理，例如LineStateCoding,GetLineCoding,SetControlState请求

4、数据收发

在GD的例程收发数据是在一个死循环中。**需要注意，接收函数不是用于接收数据，主机发送完数据标志位置位后，数据已经被端点接收，然后存储到USB结构体中，此处的函数功能是设置下一次接收数据的缓冲区，在下次主机发送数据前必须重新进行设置。**代码中发送函数将接收到的数据进行发送。

四、总结

上面的枚举的设备只是一个简单的串口通信功能，仅提供一个参考，具体开发需要根据实际的应用去修改描述符、通信请求。

参考资料：
USB中文网 USB2.0规范
ST USB CDC类入门培训