CherryUSB 是一个小而美的、可移植性高的、用于嵌入式系统(带 USB IP)的 USB 主从协议栈。
为了方便用户学习 USB 基本知识、枚举、驱动加载、IP 驱动,因此,编写的代码具备以下优点:
- 代码精简,逻辑简单,无复杂 C 语言语法
- 树状化编程,代码层层递进
- Class 驱动和 porting 驱动模板化、精简化
- API 分类清晰(从机:初始化、注册类、命令回调类、数据收发类;主机:初始化、查找类、数据收发类)
为了方便用户使用 USB 接口,考虑到用户学习过 uart 和 dma,因此,设计的数据收发类接口具备以下优点:
- 等价于使用 uart tx dma/uart rx dma
- 收发长度没有限制,用户不需要关心 USB 分包过程(porting 驱动做分包过程)
考虑到 USB 性能问题,尽量达到 USB 硬件理论带宽,因此,设计的数据收发类接口具备以下优点:
- Porting 驱动直接对接寄存器,无抽象层封装
- Memory zero copy
- IP 如果带 DMA 则使用 DMA 模式(DMA 带硬件分包功能)
- 长度无限制,方便对接硬件 DMA 并且发挥 DMA 的优势
- 分包功能在中断中处理
目录名 | 描述 |
---|---|
class | usb class 类主从驱动 |
common | usb spec 定义、常用宏、标准接口定义 |
core | usb 主从协议栈核心实现 |
demo | 主从 class demo |
docs | 文档 |
osal | os 封装层 |
platform | 其他 os 全家桶适配 |
port | usb 主从需要实现的 porting 接口 |
tools | 工具链接 |
CherryUSB Device 协议栈对标准设备请求、CLASS 请求、VENDOR 请求以及 custom 特殊请求规范了一套统一的函数框架,采用面向对象和链表的方式,能够使得用户快速上手复合设备,不用管底层的逻辑。同时,规范了一套标准的 dcd porting 接口,用于适配不同的 USB IP,达到面向 ip 编程。
CherryUSB Device 协议栈当前实现以下功能:
- 支持 USB2.0 全速和高速设备,USB3.0 超速设备
- 支持端点中断注册功能,porting 给用户自己处理中断里的数据
- 支持复合设备
- 支持 Communication Device Class (CDC_ACM, CDC_ECM)
- 支持 Human Interface Device (HID)
- 支持 Mass Storage Class (MSC)
- 支持 USB VIDEO CLASS (UVC1.0、UVC1.5)
- 支持 USB AUDIO CLASS (UAC1.0、UAC2.0)
- 支持 Device Firmware Upgrade CLASS (DFU)
- 支持 USB MIDI CLASS (MIDI)
- 支持 Remote NDIS (RNDIS)
- 支持 WINUSB1.0、WINUSB2.0、WEBUSB、BOS
- 支持 Vendor 类 class
- 支持 UF2
- 支持相同 USB IP 的多从机
CherryUSB Device 协议栈资源占用说明(GCC 10.2 with -O2):
file | FLASH (Byte) | No Cache RAM (Byte) | RAM (Byte) | Heap (Byte) |
---|---|---|---|---|
usbd_core.c | 3516 | 512(default) + 320 | 0 | 0 |
usbd_cdc.c | 392 | 0 | 0 | 0 |
usbd_msc.c | 2839 | 128 + 512(default) | 16 | 0 |
usbd_hid.c | 364 | 0 | 0 | 0 |
usbd_audio.c | 1455 | 0 | 0 | 0 |
usbd_video.c | 2494 | 0 | 84 | 0 |
usbd_rndis.c | 2109 | 3340 | 76 | 0 |
CherryUSB Host 协议栈对挂载在 roothub、外部 hub 上的设备规范了一套标准的枚举实现,对不同的 Class 类也规范了一套标准接口,用来指示在枚举后和断开连接后该 Class 驱动需要做的事情。同时,规范了一套标准的 hcd porting 接口,用于适配不同的 USB IP,达到面向 IP 编程。最后,协议栈使用 OS 管理,并提供了 osal 用来适配不同的 os。
CherryUSB Host 协议栈当前实现以下功能:
- 支持 low speed, full speed, high speed 和 super speed 设备
- 自动加载支持的Class 驱动
- 支持阻塞式传输和异步传输
- 支持复合设备
- 支持多级 HUB,最高可拓展到 7 级(目前测试 1拖 10 没有问题,当前仅支持 dwc2 和 ehci)
- 支持 Communication Device Class (CDC_ACM, CDC_ECM)
- 支持 Human Interface Device (HID)
- 支持 Mass Storage Class (MSC)
- Support USB Video CLASS (UVC1.0、UVC1.5)
- Support USB Audio CLASS (UAC1.0)
- 支持 Remote NDIS (RNDIS)
- 支持 USB Bluetooth (支持 nimble and zephyr bluetooth 协议栈,支持 CLASS: 0xE0 或者厂家自定义类,类似于 cdc acm 功能)
- 支持 Vendor 类 class (serial, net, wifi)
- 支持 USB modeswitch
- 支持相同 USB IP 的多主机
同时,CherryUSB Host 协议栈还提供了 lsusb 的功能,借助 shell 插件可以查看所有挂载设备的信息,包括外部 hub 上的设备的信息。
CherryUSB Host 协议栈资源占用说明(GCC 10.2 with -O2):
file | FLASH (Byte) | No Cache RAM (Byte) | RAM (Byte) | Heap (Byte) |
---|---|---|---|---|
usbh_core.c | ~7700 | 512 + 8 * (1+x) *n | 28 | raw_config_desc |
usbh_hub.c | ~5600 | 32 + 4* (1+x) | 12 + sizeof(struct usbh_hub) * (1+x) | 0 |
usbh_cdc_acm.c | ~1200 | 7 | 4 + sizeof(struct usbh_cdc_acm) * x | 0 |
usbh_msc.c | ~2500 | 32 | 4 + sizeof(struct usbh_msc) * x | 0 |
usbh_hid.c | ~1000 | 128 | 4 + sizeof(struct usbh_hid) * x | 0 |
usbh_video.c | ~3700 | 128 | 4 + sizeof(struct usbh_video) * x | 0 |
usbh_audio.c | ~3100 | 128 | 4 + sizeof(struct usbh_audio) * x | 0 |
usbh_rndis.c | ~3900 | 4096 + 2 * 2048(default) | sizeof(struct usbh_rndis) * 1 | 0 |
usbh_cdc_ecm.c | ~2500 | 2 * 1514 | sizeof(struct usbh_cdc_ecm) * 1 | 0 |
usbh_bluetooth.c | ~2300 | 2 * 2048(default) | sizeof(struct usbh_bluetooth) * 1 | 0 |
其中,sizeof(struct usbh_hub)
和 sizeof(struct usbh_hubport)
受以下宏影响:
#define CONFIG_USBHOST_MAX_EXTHUBS 1
#define CONFIG_USBHOST_MAX_EHPORTS 4
#define CONFIG_USBHOST_MAX_INTERFACES 8
#define CONFIG_USBHOST_MAX_INTF_ALTSETTINGS 8
#define CONFIG_USBHOST_MAX_ENDPOINTS 4
x 受以下宏影响:
#define CONFIG_USBHOST_MAX_CDC_ACM_CLASS 4
#define CONFIG_USBHOST_MAX_HID_CLASS 4
#define CONFIG_USBHOST_MAX_MSC_CLASS 2
#define CONFIG_USBHOST_MAX_AUDIO_CLASS 1
#define CONFIG_USBHOST_MAX_VIDEO_CLASS 1
仅列举标准 USB IP 和商业性 USB IP
IP | device | host | Support status |
---|---|---|---|
OHCI(intel) | none | OHCI | × |
EHCI(intel) | none | EHCI | √ |
XHCI(intel) | none | XHCI | √ |
UHCI(intel) | none | UHCI | × |
DWC2(synopsys) | DWC2 | DWC2 | √ |
MUSB(mentor) | MUSB | MUSB | √ |
FOTG210(faraday) | FOTG210 | EHCI | √ |
CDNS2(cadence) | CDNS2 | CDNS2 | √ |
CDNS3(cadence) | CDNS3 | XHCI | × |
DWC3(synopsys) | DWC3 | XHCI | × |
CherryUSB 快速入门、USB 基本概念,API 手册,Class 基本概念和例程,参考 CherryUSB Documentation Tutorial
- USB 基本知识点与 CherryUSB Device 协议栈是如何编写的(使用v0.4.1 版本),参考 https://www.bilibili.com/video/BV1Ef4y1t73d.
- CherryUSB 腾讯会议(使用v1.1.0 版本),参考 https://www.bilibili.com/video/BV16x421y7mM.
chryusb_configurator 采用 electron + vite2 + ts 框架编写,当前用于自动化生成描述符数组,后续会增加其他功能。
Manufacturer | CHIP or Series | USB IP | Repo Url | Support version | Support status |
---|---|---|---|---|---|
Bouffalolab | BL702/BL616/BL808 | bouffalolab/ehci | bouffalo_sdk | <= latest | Long-term |
ST | STM32F1x | fsdev | stm32_repo | <= latest | Long-term |
ST | STM32F4/STM32H7 | dwc2 | stm32_repo | <= latest | Long-term |
HPMicro | HPM6750 | hpm/ehci | hpm_sdk | <= latest | Long-term |
Essemi | ES32F36xx | musb | es32f369_repo | <= latest | Long-term |
Phytium | e2000 | pusb2/xhci | phytium_repo | v0.10.2 | Long-term |
Artinchip | d12x/d13x/d21x | aic/ehci/ohci | luban-lite | <= latest | Long-term |
Espressif | esp32s2/esp32s3 | dwc2 | esp32_repo | <= latest | the same with ST |
AllwinnerTech | F1C100S/F1C200S | musb | cherryusb_rtt_f1c100s | <= latest | the same with Essemi |
Bekencorp | bk7256/bk7258 | musb | bk_idk | v0.7.0 | the same with Essemi |
Sophgo | cv18xx | dwc2 | cvi_alios_open | v0.7.0 | the same with ST |
WCH | CH32V307/ch58x | ch32_usbfs/ch32_usbhs/ch58x | wch_repo | <= v0.10.2 | TBD |
Raspberry pi | rp2040 | rp2040 | pico-examples | <= v0.10.2 | No more updated |
参考 https://cherryusb.readthedocs.io/zh-cn/latest/support/index.html。
CherryUSB QQ 群:642693751 CherryUSB 微信群:与我联系后邀请加入
感谢以下企业支持(顺序不分先后)。