RT-Thread-CherryUSB开发笔记(一)：FSDEV USB IP核的 HID Remote WakeUp (USB HID 远程唤醒) 2025-01-18 V1.1RT-Thread问答社区

CherryUSB开发笔记(一)：FSDEV USB IP核的 HID Remote WakeUp (USB HID 远程唤醒) 2025-01-18 V1.1

发布于 2025-01-20 01:12:40 浏览：53 订阅该版

[tocm]

# CherryUSB开发笔记(一)：基于FSDEV IP的USB HID device remote wakeup (USB HID 设备远程唤醒) 2025-01-18 V1.1

# CherryUSB开发笔记

<span data-type="text" style="font-size: 32px;">基于FSDEV IP的USB HID device remote wakeup</span>

<span data-type="text" style="font-size: 22px;">— — FSDEV USB IP核的 USB HID 设备远程唤醒实现</span>

关键词：STM32、FSDEV、USB、Visual Studio 2022、CherryUSB、HID、remote wakeup、远程唤醒

# 前言

前几天给甲方重构项目的时候，发现CherryUSB从v1.4.0开始支持USB remote wakeup，提供了相对应的template，但是，实际发现只是写了API，并没有具体的实现。

看了眼代码，代码没有具体的唤醒序列过程，但是，既然写了接口，那么写个实现应该不难。

CheryyUSB在项目中能用到的东西也挺多的，HID的话可以做鼠标键盘之类的，MSC可以做读卡器、U盘、UF2升级，还可以实现DFU升级，当然前提是对USB的东西有个基础的印象，没有印象的可以通过以下的几个链接获取学习的资源。

1. [CherryUSB使用指南『官方』](https://cherryusb.readthedocs.io/zh-cn/latest/) 或是 [开发者经验/开源项目分享](https://cherryusb.readthedocs.io/zh-cn/latest/share.html#id1)『官方的资源推荐』
2. [CherryUSB移植笔记(一)：APM32F407VGT6 DWC2移植 Port.A Full-Speed + Por.B High-Speed](https://club.rt-thread.org/ask/article/3e893614c58da7aa.html)『有打印解析』
3. [CherryUSB移植与远程唤醒实现](https://www.acfun.cn/v/ac46788507)『有字幕』

>为了大家玩的开心，我花了点时间做个视频，有需要的可以看看学学，很简单的，像是STM32、nRF52840几分钟就移植完了，前后只需要改不到10行代码的，还都是复制粘贴。

有手有腳，都能学会的，如果还学不会，那没法了，XD

> **CherryUSB耻辱柱（做人不能太唐）：**
>
> ![image-20241215123113-sdf08tu.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20241215/a26a4670304908ae0ebe5fe33c1ece9f.png)
>

# 实现过程

STM32的STD库是带有CPU低功耗休眠唤醒的，写的相对复杂，既然只是实现USB唤醒，只专注于USB唤醒即可。

通过百度搜索，查阅到了[STM32 USB设备远程唤醒机制详解](https://blog.csdn.net/weiaipan1314/article/details/113600998)这篇文章，抓住唤醒(Resume)字眼，可知道唤醒是可由Host发起，也可以由设备发起。

那么设备如何发起？搜索通过“wakeup”关键字搜索HAL库，发现了`USB_ActivateRemoteWakeup()`和`USB_DeActivateRemoteWakeup()`这两个函数，一个是设置，一个是清除。

![image](https://assets.b3logfile.com/siyuan/1600817247854/assets/image-20241231023844-247l0vf.png)

抓住CNTR这个关键字，在手册中查找，发现了这个寄存器的用法。

![image](https://assets.b3logfile.com/siyuan/1600817247854/assets/image-20241231024138-hgi3d1l.png)

立马实操，发现如下的操作确实可以唤醒Host：

1. 在配置描述符中添加`USB_CONFIG_REMOTE_WAKEUP`

```c#
const uint8_t hid_descriptor[] = {
    USB_DEVICE_DESCRIPTOR_INIT(USB_2_0, 0x00, 0x00, 0x00, USBD_VID, USBD_PID, 0x0002, 0x01),
    USB_CONFIG_DESCRIPTOR_INIT(USB_HID_CONFIG_DESC_SIZ, 0x01, 0x01, USB_CONFIG_REMOTE_WAKEUP | USB_CONFIG_SELF_POWERED, USBD_MAX_POWER),
```

2. 添加远程唤醒相关的报告描述符，是配置Feature

```c#
    0x09, 0x3C, //   Usage (Motion Wakeup)
    0x05, 0xFF, //   Usage Page (Reserved 0xFF)
    0x09, 0x01, //   Usage (0x01)
    0x15, 0x00, //   Logical Minimum (0)
    0x25, 0x01, //   Logical Maximum (1)
    0x75, 0x01, //   Report Size (1)
    0x95, 0x02, //   Report Count (2)
    0xB1, 0x22, //   Feature (Data,Var,Abs,No Wrap,Linear,No Preferred State,No Null Position,Non-volatile)
    0x75, 0x06, //   Report Size (6)
    0x95, 0x01, //   Report Count (1)
    0xB1, 0x01, //   Feature (Const,Array,Abs,No Wrap,Linear,Preferred State,No Null Position,Non-volatile)
    0xC0        // End Collection
```

3. 按下按键之后，触发唤醒信号

```c#
	if (!(GPIOB->IDR & (1 << 9))) //按下鼠标左键，触发唤醒
	{
		USB->CNTR |= (uint16_t)USB_CNTR_RESUME;
		delay_ms(1);
	}
```

但是，问题来了，触发了唤醒之后，系统卡死了，其他HID设备也都失效了。

甚至，拿到其他电脑上测试之后发现，整个根集线器下面的设备全掉了，XD

一翻搜索下发现手册里面的说明：

![image](https://assets.b3logfile.com/siyuan/1600817247854/assets/image-20241231024555-4jfhf0n.png)

结合CherryUSB内的API，发现下面的判断条件是有意义的：

```c#
if (g_usbd_core[busid].remote_wakeup_support 
	&& g_usbd_core[busid].remote_wakeup_enabled 
	&& g_usbd_core[busid].is_suspend)
```

首先，必须触发了`Suspend`（休眠）之后，再进行`Set_Wakeup_Feature`，达成前提条件之后才能触发Resume信号；

其次，Resume信号必须的触发至少1ms但不能多于15ms，1ms内会由Host接管Resume信号的触发；

其三，设备必须具有唤醒功能；

‍
![唤醒时序.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20250120/50f9f66a90048de635628acc67b96d14.png.webp)

怎么处理？

`Suspend`就是中断触发休眠了，直接在USBD_IRQHandler的`if (wIstr & USB_ISTR_SUSP)`分支内进行处理即可，CherryUSB已经写了回调，直接调用即可；

```c#
	if (wIstr & USB_ISTR_SUSP)
	{
		......

//#INFO 置位 is_suspend 标志位
        usbd_event_suspend_handler(busid);
    }
```

`Set_Wakeup_Feature`就是休眠前电脑下发请求设置这个标志位了，CherryUSB也是已经写好了，

```c#
	case USB_REQUEST_CLEAR_FEATURE:
	case USB_REQUEST_SET_FEATURE:
		if (value == USB_FEATURE_REMOTE_WAKEUP)
		{
			if (setup->bRequest == USB_REQUEST_SET_FEATURE)//#SETFEATURE
			{
				g_usbd_core[busid].remote_wakeup_enabled = true;
				g_usbd_core[busid].event_handler(busid, USBD_EVENT_SET_REMOTE_WAKEUP);
			}
			else
			{
				g_usbd_core[busid].remote_wakeup_enabled = false;//#CLEARFEATURE
				g_usbd_core[busid].event_handler(busid, USBD_EVENT_CLR_REMOTE_WAKEUP);
			}
		}
```

休眠前：

![image](https://assets.b3logfile.com/siyuan/1600817247854/assets/image-20241230183427-37wz2ft.png)

休眠后：

![image](https://assets.b3logfile.com/siyuan/1600817247854/assets/image-20241230183404-usc6h8g.png)

唤醒后：

![image](https://assets.b3logfile.com/siyuan/1600817247854/assets/image-20241230183427-37wz2ft.png)

休眠/睡眠/关机都时会下发set，将remote_wakeup_enable置１。

# 功能验证

emmmmmmm，功能算是弄完了么？怎么感觉像是差点意思，所以索性测试了点东西：

### 睡眠(S3)和休眠(S4)是否都能唤醒？

睡眠是保存到内存，休眠是保存到硬盘

睡眠默认是通电的，休眠默认是断电的（但是休眠时可以设置为一直供电），休眠断USB的供电是没法唤醒的，因此需要打开关机依然保持供电输出的功能。

### 休眠(S4/S3)状态下，插拔USB后，能否唤醒？

那肯定是不可以，因为掉电后标志位都没了。

### 休眠(S4/S3)状态下，插拔USB后，唤醒后是否会没法设置标志位？

是的，标志位`g_usbd_core[busid].remote_wakeup_support`只有在枚举时才配置标志位，休眠后会丢状态，所以CherryUSB的这个机制不够完善，稍微进行修改，可以在休眠后插拔依然具有休眠唤醒的标志。

修改前：

```c#
if (g_usbd_core[busid].remote_wakeup_support 
	&& g_usbd_core[busid].remote_wakeup_enabled 
	&& g_usbd_core[busid].is_suspend)
```

修改后：

```c#
		bool remote_wakeup_support_flag = (g_usbd_core[0].descriptors[25] & USB_CONFIG_REMOTE_WAKEUP) ? true : false;

//if (g_usbd_core[busid].remote_wakeup_support && g_usbd_core[busid].remote_wakeup_enabled && g_usbd_core[busid].is_suspend)
		if (remote_wakeup_support_flag && g_usbd_core[busid].remote_wakeup_enabled && g_usbd_core[busid].is_suspend)
```

直接判断自己有没有配置就可以了，自己有没有配置，自己还能不知道么？

由于CherryUSB把描述符都写在一个数组里面，先发**设备描述符18个**，所以配置描述符的偏移值是`18`，bmAttributes是配置描述符的第七个参数，所以**bmAttributes**描述符的偏移值就是`25`，检查`D5`这个位有没有置1就可以了。

```c#
bmAttributes : 0xE0
D0~D4：保留值，一般置为0。
D5：设置为1表示支持远程唤醒功能，否则不支持。
D6：设置为1表示自供电，否则不支持。
D7：设置为1表示总线供电，否则不支持。
```

# 百思不得其解的现象，但是功能是正常的。

## Host触发休眠之后，疯狂IN

![image](https://assets.b3logfile.com/siyuan/1600817247854/assets/image-20241231052730-unsahdw.png)

## Resume触发时，K态只需要持续至少1ms，但是，K态持续了1400ms以上

![image](https://assets.b3logfile.com/siyuan/1600817247854/assets/image-20241231053059-1oiluim.png)

## 问题复盘：

正常唤醒：

![image](https://assets.b3logfile.com/siyuan/1600817247854/assets/image-20250118051558-chokwy5.png)

睡眠(s3)/休眠(s4)后拔出设备：

![image](https://assets.b3logfile.com/siyuan/1600817247854/assets/image-20250118052635-fiflhd2.png)按键触发[2]->唤醒信号清除[3]：测量的是1.95ms就清掉了标志位，按键没有用中断，直接是带2ms间隔的延迟轮训，所以大概就是1ms~2ms左右系统接管唤醒信号的触发

![image](https://assets.b3logfile.com/siyuan/1600817247854/assets/image-20250118054141-7j1yf4x.png)

复测时优化了关键点的信号触发后，就整个唤醒流程就很明了，但是，原先的现象倒是没有复现。

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![image](https://assets.b3logfile.com/siyuan/1600817247854/assets/image-20250118051558-chokwy5.png)

1. 主机准备休眠时，Host向Device发送`USB_REQUEST_SET_FEATURE`，CherryUSB的HID目前就只有一个Feature：

1. 利用这个信号设置远程唤醒使能标志位：`g_usbd_core[busid].remote_wakeup_enabled = true;`
2. USB FS是大概1ms一帧，所以定时会向FS设备广播大概1ms间隔的SOF帧，如果丢失一次SOF帧，则会触发1次ESOF中断，如果连续3次丢失，则是触发休眠中断也就是会进入`if (wIstr & USB_ISTR_SUSP)（）`这个中断分支，进入中断当然是需要设置休眠的标志位的：

1. 设置休眠标志位：`usbd_event_suspend_handler(busid); //设置休眠 is_suspend 标志位`
3. 唤醒按键点击，判断标志位是否达成，达成则触发唤醒信号：

达成触发标志位：

1. `g_usbd_core[busid].remote_wakeup_support`[Device]：CherryUSB默认是需要枚举时判读标志位的，但是休眠后插拔会丢失，设备自己支持不支持它自己就可以判断，所以我这么写：

`bool remote_wakeup_support_flag = (g_usbd_core[0].descriptors[25] & USB_CONFIG_REMOTE_WAKEUP) ? true : false;`
    2. `g_usbd_core[busid].remote_wakeup_enabled`[Host]：Host休眠(s3)/睡眠(s4)时设置；
    3. `g_usbd_core[busid].is_suspend`[Host]：USB IP核挂起(suspend)时设置；

唤醒信号触发：

1. 设置唤醒信号：`USB->CNTR |= (uint16_t)USB_CNTR_RESUME;`
4. USB核唤醒后的1ms左右，没有收到SOF帧，必然会产生ESOF中断，然后通过中断清除唤醒信号：

1. 清除唤醒信号：`USB->CNTR &= (uint16_t)(~USB_CNTR_RESUME);`
5. 如果休眠时拔出设备，那么就需要按开机键唤醒，系统启动后会拉低DP信号触发复位(至少10ms)，复位后设备正常使用，不需要重新枚举。
6. USB核休眠唤醒后的2.4s秒，Host向Device发送`USB_REQUEST_CLEAR_FEATURE(0x01)`清除标志位：

1. 利用这个信号设置远程唤醒使能标志位：`g_usbd_core[busid].remote_wakeup_enabled = false;`

> 测试平台：惠普工作站 EliteBook 8560w
>
> 测试仪器：PX Logic 32 逻辑分析仪

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