USB设备开发：STM32F105实现USB HID设备，虚拟串口通信实战

文章目录

- 一、开发背景与环境准备
- - [1.1 硬件准备](#1.1 硬件准备)
  - [1.2 软件环境](#1.2 软件环境)
  - [1.3 核心原理说明](#1.3 核心原理说明)
- 二、STM32CubeMX配置步骤
- - [2.1 新建工程](#2.1 新建工程)
  - [2.2 基础配置](#2.2 基础配置)
  - - [2.2.1 时钟配置](#2.2.1 时钟配置)
    - [2.2.2 USB配置](#2.2.2 USB配置)
    - [2.2.3 HID配置](#2.2.3 HID配置)
    - [2.2.4 调试串口配置（可选，用于调试）](#2.2.4 调试串口配置（可选，用于调试）)
  - [2.3 工程生成](#2.3 工程生成)
- 三、代码编写与实现
- - [3.1 代码文件结构说明](#3.1 代码文件结构说明)
  - [3.2 关键代码编写](#3.2 关键代码编写)
  - - [3.2.1 文件名：usbd_custom_hid_if.h](#3.2.1 文件名：usbd_custom_hid_if.h)
    - [3.2.2 文件名：usbd_custom_hid_if.c](#3.2.2 文件名：usbd_custom_hid_if.c)
    - [3.2.3 文件名：main.c](#3.2.3 文件名：main.c)
- 四、编译与烧录
- - [4.1 编译工程](#4.1 编译工程)
  - [4.2 烧录程序](#4.2 烧录程序)
- 五、硬件调试与通信验证
- - [5.1 驱动安装](#5.1 驱动安装)
  - [5.2 通信测试](#5.2 通信测试)
  - - [5.2.1 工具准备](#5.2.1 工具准备)
    - [5.2.2 测试步骤](#5.2.2 测试步骤)
  - [5.3 常见问题排查](#5.3 常见问题排查)
- 六、功能扩展与优化
- - [6.1 数据分包与校验](#6.1 数据分包与校验)
  - [6.2 低功耗优化](#6.2 低功耗优化)
- 七、总结
- - 关键点回顾

一、开发背景与环境准备

你想要基于STM32F105芯片实现USB HID设备的开发，并完成虚拟串口通信的实战开发，本教程会从环境搭建到代码实现、硬件调试，全程详细讲解，确保零基础的你也能一步步完成开发落地。

1.1 硬件准备

核心板：STM32F105RBT6/STM32F105VCT6开发板（需带USB OTG/FS引脚）
外设：USB Type-A转Micro/Type-C数据线
辅助工具：USB转串口模块（用于调试）、杜邦线、万用表（可选）
烧录工具：ST-Link V2

1.2 软件环境

开发IDE：STM32CubeIDE 1.15.0（兼容主流版本）
固件库：STM32CubeF1 V1.8.5
调试工具：串口助手（SecureCRT/串口调试助手）、USB设备查看器（Windows）
驱动：STM32虚拟串口驱动（VCP Driver）

1.3 核心原理说明

STM32F105内置USB 2.0 FS控制器，支持HID（人机接口设备）类协议，虚拟串口本质是将HID协议封装成串口数据交互格式，实现PC与MCU之间的双向数据通信。整体开发流程如下：
成功
失败
环境搭建
STM32CubeMX配置
代码编写与移植
USB HID协议封装
虚拟串口数据交互
编译烧录
硬件调试
通信验证
功能扩展
问题排查

二、STM32CubeMX配置步骤

2.1 新建工程

打开STM32CubeMX，点击Access to MCU Selector
在搜索框输入STM32F105RBT6，选择对应芯片后点击Start Project
弹出Project Manager窗口，先点击Cancel，后续统一配置

2.2 基础配置

2.2.1 时钟配置

点击左侧Clock Configuration
选择HSE为Crystal/Ceramic Resonator（外部晶振）
将PLLMUL设置为x9，AHB Prescaler为/1，APB1 Prescaler为/2，APB2 Prescaler为/1
最终配置：System Clock Mux为PLLCLK，SYSCLK=72MHz，HCLK=72MHz，PCLK1=36MHz，PCLK2=72MHz

2.2.2 USB配置

点击左侧Pinout & Configuration
在Categories中选择Connectivity，找到USB_OTG_FS
模式选择Device Only（仅设备模式）
启用USB Global Settings中的VBUS Sense（根据硬件是否有VBUS引脚选择，无则关闭）
自动分配USB引脚：PA11（DM）、PA12（DP），确认引脚无冲突

2.2.3 HID配置

在Middleware中选择USB_DEVICE
Class For FS IP选择HID Class
点击Parameter Settings，配置HID参数：
- HID_IN_EP_SIZE：64（输入端点大小，最大64字节）
- HID_OUT_EP_SIZE：64（输出端点大小）
- HID_POLLING_INTERVAL：10ms（轮询间隔）
- HID_REPORT_DESC_SIZE：64（报告描述符大小）

2.2.4 调试串口配置（可选，用于调试）

在Categories中选择Connectivity，找到USART1
模式选择Asynchronous（异步模式）
配置参数：波特率115200、8位数据位、1位停止位、无校验
分配引脚：PA9（TX）、PA10（RX）

2.3 工程生成

点击左侧Project Manager
Project Name：输入STM32F105_USB_HID_VCOM
Project Location：选择本地保存路径
Toolchain/IDE：选择STM32CubeIDE
点击Code Generator，勾选Generate peripheral initialization as a pair of '.c/.h' files per peripheral
点击Generate Code，等待工程生成完成后，点击Open Project打开STM32CubeIDE

三、代码编写与实现

3.1 代码文件结构说明

生成的工程核心文件如下，后续主要修改/新增以下文件：

Core/Src/main.c：主函数，实现数据交互逻辑
Middlewares/ST/STM32_USB_Device_Library/Class/HID/Src/usbd_hid.c：HID类核心函数（少量修改）
Middlewares/ST/STM32_USB_Device_Library/Class/HID/Inc/usbd_hid.h：HID头文件（新增宏定义）
Core/Inc/usbd_custom_hid_if.h：HID接口头文件
Core/Src/usbd_custom_hid_if.c：HID接口实现（核心修改文件）

3.2 关键代码编写

3.2.1 文件名：usbd_custom_hid_if.h

c 复制代码

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : usbd_custom_hid_if.h
  * @brief          : Header for usbd_custom_hid_if.c file.
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2024 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */

/* Define to prevent recursive inclusion -------------------------------------*/
#ifndef __USBD_CUSTOM_HID_IF_H
#define __USBD_CUSTOM_HID_IF_H

#ifdef __cplusplus
 extern "C" {
#endif

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "usbd_hid.h"

/* USER CODE BEGIN INCLUDE */
#include "stm32f1xx_hal.h"
/* USER CODE END INCLUDE */

/* Exported types ------------------------------------------------------------*/
/* Exported constants --------------------------------------------------------*/
// 自定义HID报告描述符大小
#define CUSTOM_HID_REPORT_DESC_SIZE    64
// 虚拟串口数据缓冲区大小
#define VCOM_DATA_BUFFER_SIZE          64

// HID报告描述符（适配虚拟串口）
extern const uint8_t CUSTOM_HID_ReportDesc_FS[CUSTOM_HID_REPORT_DESC_SIZE];

/* Exported macro ------------------------------------------------------------*/
/* Exported functions prototypes ---------------------------------------------*/
extern USBD_HID_ItfTypeDef USBD_CustomHID_fops_FS;

/* USER CODE BEGIN EXPORTED_FUNCTIONS */
// 发送数据到PC
uint8_t USBD_CUSTOM_HID_SendData_FS(uint8_t *pData, uint16_t Length);
// 接收PC发送的数据（回调函数）
void USBD_CUSTOM_HID_ReceiveData_FS(uint8_t *pData, uint16_t Length);
/* USER CODE END EXPORTED_FUNCTIONS */

#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif /* __USBD_CUSTOM_HID_IF_H */

3.2.2 文件名：usbd_custom_hid_if.c

c 复制代码

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : usbd_custom_hid_if.c
  * @brief          : USB Device Custom HID interface file
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2024 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "usbd_custom_hid_if.h"

/* USER CODE BEGIN INCLUDE */
#include <string.h>
/* USER CODE END INCLUDE */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
USBD_HID_ItfTypeDef USBD_CustomHID_fops_FS =
{
  CUSTOM_HID_ReportDesc_FS,
  CUSTOM_HID_Init_FS,
  CUSTOM_HID_DeInit_FS,
  CUSTOM_HID_OutEvent_FS
};

// 接收数据缓冲区
static uint8_t HID_ReceiveBuffer[VCOM_DATA_BUFFER_SIZE] = {0};
// 发送数据缓冲区
static uint8_t HID_SendBuffer[VCOM_DATA_BUFFER_SIZE] = {0};

/* USER CODE BEGIN PV */
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
static int8_t CUSTOM_HID_Init_FS(void);
static int8_t CUSTOM_HID_DeInit_FS(void);
static int8_t CUSTOM_HID_OutEvent_FS(uint8_t event_idx, uint8_t state);

/**
  * @brief  CUSTOM_HID_ReportDesc_FS
  *         Custom HID report descriptor
  * @param  None
  * @retval pointer to report descriptor
  */
__ALIGN_BEGIN static uint8_t CUSTOM_HID_ReportDesc_FS[CUSTOM_HID_REPORT_DESC_SIZE] __ALIGN_END =
{
  // 虚拟串口HID报告描述符
  0x06, 0x00, 0xFF,       // USAGE_PAGE (Vendor Defined Page 1)
  0x09, 0x01,             // USAGE (Vendor Usage 1)
  0xA1, 0x01,             // COLLECTION (Application)
  0x09, 0x02,             //   USAGE (Vendor Usage 2)
  0x15, 0x00,             //   LOGICAL_MINIMUM (0)
  0x26, 0xFF, 0x00,       //   LOGICAL_MAXIMUM (255)
  0x75, 0x08,             //   REPORT_SIZE (8)
  0x95, 0x40,             //   REPORT_COUNT (64)
  0x81, 0x02,             //   INPUT (Data,Var,Abs)
  0x09, 0x03,             //   USAGE (Vendor Usage 3)
  0x15, 0x00,             //   LOGICAL_MINIMUM (0)
  0x26, 0xFF, 0x00,       //   LOGICAL_MAXIMUM (255)
  0x75, 0x08,             //   REPORT_SIZE (8)
  0x95, 0x40,             //   REPORT_COUNT (64)
  0x91, 0x02,             //   OUTPUT (Data,Var,Abs)
  0xC0                    // END_COLLECTION
};

/* Private functions ---------------------------------------------------------*/
/**
  * @brief  Initializes the CUSTOM HID media low layer
  * @retval USBD_OK if all operations are OK else USBD_FAIL
  */
static int8_t CUSTOM_HID_Init_FS(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 4 */
  // 初始化缓冲区
  memset(HID_ReceiveBuffer, 0, VCOM_DATA_BUFFER_SIZE);
  memset(HID_SendBuffer, 0, VCOM_DATA_BUFFER_SIZE);
  return (USBD_OK);
  /* USER CODE END 4 */
}

/**
  * @brief  DeInitializes the CUSTOM HID media low layer
  * @retval USBD_OK if all operations are OK else USBD_FAIL
  */
static int8_t CUSTOM_HID_DeInit_FS(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 5 */
  return (USBD_OK);
  /* USER CODE END 5 */
}

/**
  * @brief  Manage the CUSTOM HID class events
  * @param  event_idx: Event index
  * @param  state: Event state
  * @retval USBD_OK if all operations are OK else USBD_FAIL
  */
static int8_t CUSTOM_HID_OutEvent_FS(uint8_t event_idx, uint8_t state)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  // 读取PC发送的数据到接收缓冲区
  USBD_HID_GetReport(&hUsbDeviceFS, HID_ReceiveBuffer, 0, VCOM_DATA_BUFFER_SIZE);
  
  // 调用接收回调函数
  USBD_CUSTOM_HID_ReceiveData_FS(HID_ReceiveBuffer, VCOM_DATA_BUFFER_SIZE);
  
  return (USBD_OK);
  /* USER CODE END 6 */
}

/* USER CODE BEGIN 7 */
/**
  * @brief  发送数据到PC端
  * @param  pData: 待发送数据指针
  * @param  Length: 数据长度
  * @retval 发送状态（0成功，其他失败）
  */
uint8_t USBD_CUSTOM_HID_SendData_FS(uint8_t *pData, uint16_t Length)
{
  uint8_t result = USBD_FAIL;
  
  if((pData != NULL) && (Length <= VCOM_DATA_BUFFER_SIZE))
  {
    // 拷贝数据到发送缓冲区
    memset(HID_SendBuffer, 0, VCOM_DATA_BUFFER_SIZE);
    memcpy(HID_SendBuffer, pData, Length);
    
    // 发送数据
    result = USBD_HID_SendReport(&hUsbDeviceFS, HID_SendBuffer, VCOM_DATA_BUFFER_SIZE);
  }
  
  return result;
}

/**
  * @brief  接收PC端数据的回调函数（可在main.c中重定义）
  * @param  pData: 接收数据指针
  * @param  Length: 数据长度
  * @retval None
  */
__attribute__((weak)) void USBD_CUSTOM_HID_ReceiveData_FS(uint8_t *pData, uint16_t Length)
{
  // 默认实现：回显数据（将接收的数据直接发送回去）
  if(Length > 0)
  {
    USBD_CUSTOM_HID_SendData_FS(pData, Length);
  }
}
/* USER CODE END 7 */

3.2.3 文件名：main.c

c 复制代码

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2024 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "usb_device.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "usbd_custom_hid_if.h"
#include <stdio.h>
#include <string.h>
/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
// 串口打印缓冲区大小
#define UART_BUFFER_SIZE 128
// 测试数据发送间隔（ms）
#define SEND_TEST_DATA_INTERVAL 1000
/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
UART_HandleTypeDef huart1;

/* USER CODE BEGIN PV */
// 串口打印缓冲区
char UART_Buffer[UART_BUFFER_SIZE];
// 系统滴答计数
uint32_t SysTick_Count = 0;
// 测试发送数据
uint8_t Test_Send_Data[] = "STM32F105 USB HID VCOM Test: Hello PC!\r\n";
/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_USART1_UART_Init(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */
// 重定向printf到USART1
int fputc(int ch, FILE *f);
// 自定义HID数据接收回调函数（覆盖弱函数）
void USBD_CUSTOM_HID_ReceiveData_FS(uint8_t *pData, uint16_t Length);
/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
// 重定向printf到USART1
int fputc(int ch, FILE *f)
{
  HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, HAL_MAX_DELAY);
  return ch;
}

// 自定义HID数据接收回调函数
void USBD_CUSTOM_HID_ReceiveData_FS(uint8_t *pData, uint16_t Length)
{
  if((pData != NULL) && (Length > 0))
  {
    // 1. 串口打印接收的数据（调试用）
    snprintf(UART_Buffer, UART_BUFFER_SIZE, "Receive PC Data: ");
    HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)UART_Buffer, strlen(UART_BUFFER_SIZE), HAL_MAX_DELAY);
    HAL_UART_Transmit(&huart1, pData, Length, HAL_MAX_DELAY);
    snprintf(UART_Buffer, UART_BUFFER_SIZE, "\r\n");
    HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)UART_Buffer, strlen(UART_BUFFER_SIZE), HAL_MAX_DELAY);
    
    // 2. 回显数据到PC（虚拟串口）
    USBD_CUSTOM_HID_SendData_FS(pData, Length);
  }
}
/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  MX_USB_DEVICE_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  
  // 初始化完成，串口打印提示信息
  printf("STM32F105 USB HID Virtual COM Port Init OK!\r\n");
  
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    // 每隔1秒发送一次测试数据到PC
    if(HAL_GetTick() - SysTick_Count >= SEND_TEST_DATA_INTERVAL)
    {
      SysTick_Count = HAL_GetTick();
      
      // 发送测试数据
      USBD_CUSTOM_HID_SendData_FS(Test_Send_Data, strlen((char *)Test_Send_Data));
      
      // 串口打印发送状态
      printf("Send Test Data to PC: %s", Test_Send_Data);
    }
    
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

/**
  * @brief  System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
  RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInit = {0};

  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_USB;
  PeriphClkInit.UsbClockSelection = RCC_USBCLKSOURCE_PLL_DIV1_5;
  if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/**
  * @brief  USART1 Initialization Function
  * @param  None
  * @retval None
  */
static void MX_USART1_UART_Init(void)
{
  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 0 */

  /* USER CODE END USART1_Init 0 */

  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 1 */

  /* USER CODE END USART1_Init 1 */
  huart1.Instance = USART1;
  huart1.Init.BaudRate = 115200;
  huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
  if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 2 */

  /* USER CODE END USART1_Init 2 */
}

/**
  * @brief  GPIO Initialization Function
  * @param  None
  * @retval None
  */
static void MX_GPIO_Init(void)
{
  /* USER CODE BEGIN MX_GPIO_Init_1 */

  /* USER CODE END MX_GPIO_Init_1 */

  /* GPIO Ports Clock Enable */
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

  /* USER CODE BEGIN MX_GPIO_Init_2 */

  /* USER CODE END MX_GPIO_Init_2 */
}

/* USER CODE BEGIN 4 */

/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  __disable_irq();
  while (1)
  {
    // 错误处理：可添加LED闪烁等提示
  }
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdef USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

四、编译与烧录

4.1 编译工程

在STM32CubeIDE中，点击顶部菜单栏Project -> Build Project
等待编译完成，控制台显示0 errors, 0 warnings即为编译成功
编译完成后，在工程目录Debug文件夹下会生成STM32F105_USB_HID_VCOM.elf和STM32F105_USB_HID_VCOM.bin文件

4.2 烧录程序

连接ST-Link V2到STM32开发板的SWD接口（SWDIO、SWCLK、GND、VCC）
连接开发板到电脑USB口，打开STM32CubeIDE的Run -> Debug Configurations
选择STM32 Cortex-M C/C++ Application，点击New创建新配置
Project选择当前工程，C/C++ Application选择生成的.elf文件
Debugger选择ST-Link Debugger，点击Apply -> Debug
程序会自动烧录到STM32芯片中，并进入调试模式，点击Resume运行程序

五、硬件调试与通信验证

5.1 驱动安装

将STM32开发板的USB接口（PA11/PA12对应的USB口）连接到电脑
Windows会自动检测新设备，若未自动安装驱动，需手动安装STM32 HID驱动：
- 下载STM32虚拟串口驱动（VCP Driver）
- 设备管理器中找到"STM32 HID Device"，右键更新驱动，选择下载的驱动目录

5.2 通信测试

5.2.1 工具准备

USB设备查看器：确认设备枚举成功，设备名称为"STM32 HID Virtual COM Port"
HID调试工具：如HID Terminal或USBlyzer
串口助手：用于查看USART1的调试信息

5.2.2 测试步骤

打开串口助手，选择USART1对应的串口（如COM3），波特率115200，打开串口，可看到"STM32F105 USB HID Virtual COM Port Init OK!"提示
每隔1秒，串口助手会打印"Send Test Data to PC: STM32F105 USB HID VCOM Test: Hello PC!"，说明MCU正在向PC发送数据
打开HID调试工具，选择对应的STM32 HID设备，发送任意字符（如"Test Data from PC"）
串口助手会打印"Receive PC Data: Test Data from PC"，同时HID调试工具会收到回显数据，说明双向通信成功

5.3 常见问题排查

设备枚举失败 ：
- 检查USB引脚连接（PA11/DM、PA12/DP）是否正确，有无虚焊
- 确认时钟配置正确，USB时钟需为48MHz（72MHz/1.5）
- 检查USB线缆是否正常，尝试更换线缆
数据发送失败 ：
- 检查HID报告描述符是否正确，端点大小是否匹配
- 确认USBD_CUSTOM_HID_SendData_FS函数调用参数正确
- 检查USB设备是否处于挂起状态，可添加唤醒逻辑
数据接收无回调 ：
- 确认CUSTOM_HID_OutEvent_FS函数中是否调用USBD_HID_GetReport
- 检查HID输出端点配置是否正确

六、功能扩展与优化

6.1 数据分包与校验

对于超过64字节的数据，需实现分包发送，并添加CRC校验，避免数据丢失或错误：

c 复制代码

// 文件名：usbd_custom_hid_if.c（新增函数）
/**
  * @brief  分包发送数据
  * @param  pData: 待发送数据指针
  * @param  TotalLength: 数据总长度
  * @retval 发送状态
  */
uint8_t USBD_CUSTOM_HID_SendData_Pack_FS(uint8_t *pData, uint16_t TotalLength)
{
  uint8_t result = USBD_OK;
  uint16_t SendLen = 0;
  uint16_t RemainLen = TotalLength;
  uint8_t *pSendBuf = pData;
  
  while(RemainLen > 0)
  {
    SendLen = (RemainLen > VCOM_DATA_BUFFER_SIZE) ? VCOM_DATA_BUFFER_SIZE : RemainLen;
    
    result = USBD_CUSTOM_HID_SendData_FS(pSendBuf, SendLen);
    if(result != USBD_OK)
    {
      return result;
    }
    
    // 等待发送完成（可添加延时或等待标志位）
    HAL_Delay(1);
    
    pSendBuf += SendLen;
    RemainLen -= SendLen;
  }
  
  return result;
}

6.2 低功耗优化

添加USB挂起/唤醒处理，降低功耗：

c 复制代码

// 文件名：main.c（新增回调函数）
void HAL_PCD_SuspendCallback(PCD_HandleTypeDef *hpcd)
{
  // USB挂起处理：关闭外设、进入低功耗模式
  printf("USB Suspend, Enter Low Power Mode!\r\n");
  HAL_PWR_EnterSLEEPMode(PWR_MAINREGULATOR_ON, PWR_SLEEPENTRY_WFI);
}

void HAL_PCD_ResumeCallback(PCD_HandleTypeDef *hpcd)
{
  // USB唤醒处理：恢复外设、退出低功耗模式
  printf("USB Resume, Exit Low Power Mode!\r\n");
  HAL_PWR_ExitSLEEPMode();
}

七、总结

关键点回顾

STM32F105实现USB HID虚拟串口的核心是配置USB_DEVICE为HID类，并自定义符合虚拟串口的HID报告描述符；
数据交互的核心函数为USBD_CUSTOM_HID_SendData_FS（发送）和CUSTOM_HID_OutEvent_FS（接收回调），需保证缓冲区和端点大小匹配；
调试时需先确认USB设备枚举成功，再通过串口助手和HID调试工具验证双向通信，常见问题集中在引脚连接、时钟配置和报告描述符错误。

本教程从环境搭建到代码实现、调试优化，覆盖了STM32F105 USB HID虚拟串口开发的全流程，代码可复制使用，零基础用户按照步骤操作即可完成实战开发。