1）实验平台：正点原子MiniPro H750开发板

2）平台购买地址：/item.htm?id=677017430560

3）全套实验源码+手册+视频下载地址：/thread-336836-1-1.html

4）对正点原子STM32感兴趣的同学可以加群讨论：879133275

第六十章 USB鼠标键盘(Host)实验

本章我们介绍如何使用STM32H750的USB HOST来驱动USB鼠标/键盘。

本章分为如下几个小节：

60.1 USB鼠标键盘简介

60.2 硬件设计

60.3 程序设计

60.4 下载验证

60.1 USB鼠标键盘简介

传统的鼠标和键盘是采用PS/2接口和电脑通信的，但是现在PS/2接口在电脑上逐渐消失，所以现在越来越多的鼠标键盘采用的是USB接口，而不是PS/2接口的了。

USB鼠标键盘属于USB HID设备。USB HID即：Human Interface Device（人机交互设备）的缩写，键盘、鼠标与游戏杆等都属于此类设备。不过HID设备并不一定要有人机接口，只要符合HID类别规范的设备都是HID设备。关于USB HID的知识，我们这里就不详细介绍了，请大家自行百度学习。

本章，我们同上一章一样，我们直接移植官方的USB HID例程，官方例程路径：光盘8，STM32参考资料 1，STM32CubeH7固件包 STM32Cube_FW_H7_V1.6.0Projects

STM32H743I-EVALApplicationsUSB_HostHID_Standalone，该例程支持USB鼠标和键盘等USB HID设备，本章我们将移植这个例程到我们的开发板上。

60.2 硬件设计

本实验代码，开机的时候先显示一些提示信息，然后初始化USB HOST，并不断轮询。当检测到USB鼠标/键盘的插入后，显示设备类型，并显示设备输入数据：

如果是USB鼠标：将显示鼠标移动的坐标（X，Y坐标），滚轮滚动数值（Z坐标）以及按键（左中右）。

如果是USB键盘：将显示键盘输入的数字/字母等内容（不是所有按键都支持，部分按键没有做解码支持，比如F1~F12）。硬件资源

1）RGB灯

RED ：LED0 - PB4

GREEN ：LED1 - PE6

2）串口1(PA9/PA10连接在板载USB转串口芯片CH340上面)

3）正点原子2.8/3.5/4.3/7/10寸TFTLCD模块(仅限MCU屏，16位8080并口驱动)

4）USB_HOST接口(D-/D+连接在PA11/PA12上)

60.3 程序设计

60.3.1 程序流程图

图60.3.1.1 USB鼠标键盘实验(Host)程序流程图

60.3.2 程序解析

这里我们只讲解核心代码，详细的源码请大家参考光盘本实验对应源码。

本实验，我们在上一个实验的基础上修改，对照官方HID例子，然后，我们在工程里面添加USB HID相关代码，如图60.3.2.1所示：

图60.3.2.1 USB鼠标键盘工程分组

可以看到，USB部分代码，同上一章的在结构上是一模一样的，只是.c文件有些变化。我们重点介绍下USB_HOST里面的usbh_hid_mouse.c这个文件，该文件拷贝自ST官方例程，但是ST官方例程对鼠标的支持不好（兼容性差，不支持滚轮等），我们重写了该文件，下面介绍该文件。

USB驱动代码

usbh_hid_mouse.h，首先介绍usbh_hid_mouse.h里面定义的一个结构体，具体如下：

/* 鼠标信息结构体*/typedef struct _HID_MOUSE_Info{uint8_t x; /* x轴增量（强制转换成signed char后使用）*/uint8_t y; /* y轴增量（强制转换成signed char后使用）*/uint8_t z; /* z轴增量（强制转换成signed char后使用）*/uint8_t button;/* 将buttons修改为button,存储按键状态 */}HID_MOUSE_Info_TypeDef;

HID_MOUSE_Info_TypeDef结构体中，成员x和y表示鼠标的横向/纵向移动的增量值，成员z表示鼠标的滚轮的滚动增量值，在使用的时候，需要强制转换成unsigned char类型后使用（有±）。button的bit0、bit1、bit2分别表示鼠标的：左键、右键和滚轮键的按下状态。我们通过这个结构体，就可以获得当前鼠标的输入状态。

usbh_hid_mouse.c，总共有三个函数，首先介绍的是USBH鼠标初始化函数，其定义如下：

/* 鼠标信息(坐标+按钮状态)*/HID_MOUSE_Info_TypeDef mouse_info; /* 鼠标上报数据长度,最多HID_QUEUE_SIZE个字节*/uint8_t mouse_report_data[HID_QUEUE_SIZE];/*** @brief USBH 鼠标初始化* @param phost : USBH句柄指针* @retvalUSB状态* @arg USBH_OK(0) , 正常;* @arg USBH_BUSY(1) , 忙;* @arg 其他 , 失败;*/USBH_StatusTypeDef USBH_HID_MouseInit(USBH_HandleTypeDef *phost){HID_HandleTypeDef *HID_Handle = (HID_HandleTypeDef *) phost->pActiveClass->pData;mouse_info.x = 0;mouse_info.y = 0;mouse_info.button = 0;if (HID_Handle->length > sizeof(mouse_report_data)){HID_Handle->length = sizeof(mouse_report_data);}HID_Handle->pData = (uint8_t *)mouse_report_data;USBH_HID_FifoInit(&HID_Handle->fifo, phost->device.Data, HID_QUEUE_SIZE);return USBH_OK;}USBH_HID_MouseInit函数，用于初始化鼠标，指定USB鼠标输出数据的缓存，初始化FIFO等，该函数在USBH_HID_Process函数里面被调用。接下来介绍的是USBH获取鼠标信息函数，其定义如下：/*** @brief USBH 获取鼠标信息* @param phost : USBH句柄指针* @retval鼠标信息(HID_MOUSE_Info_TypeDef)*/HID_MOUSE_Info_TypeDef *USBH_HID_GetMouseInfo(USBH_HandleTypeDef *phost){if (USBH_HID_MouseDecode(phost) == USBH_OK){return &mouse_info;}else{return NULL;}}

USBH_HID_GetMouseInfo函数，用于获取鼠标信息，通过USBH_HID_MouseDecode函数获取当前鼠标传回来的数据。该函数在USB_Demo函数里面被调用。

最后介绍的是USBH 鼠标数据解析函数，其定义如下：

/*** @brief USBH 鼠标数据解析函数* @param phost : USBH句柄指针* @retvalUSB状态* @arg USBH_OK(0) , 正常;* @arg USBH_BUSY(1) , 忙;* @arg 其他 , 失败;*/USBH_StatusTypeDef USBH_HID_MouseDecode(USBH_HandleTypeDef *phost){HID_HandleTypeDef *HID_Handle = (HID_HandleTypeDef *) phost->pActiveClass->pData;if (HID_Handle->length == 0)return USBH_FAIL;if (USBH_HID_FifoRead(&HID_Handle->fifo, &mouse_report_data, HID_Handle->length) == HID_Handle->length) /* 读取FIFO*/{mouse_info.button = mouse_report_data[0];mouse_info.x= mouse_report_data[1];mouse_info.y= mouse_report_data[2];mouse_info.z= mouse_report_data[3];return USBH_OK;}return USBH_FAIL;}

USBH_HID_MouseDecode函数，用于解析USB HOST获取到的USB鼠标数据，并存放到mouse_info结构体里面。该函数被USBH_HID_GetMouseInfo函数调用。

另外，为了提高对鼠标键盘的识别率和兼容性，对usbh_hid_core.c里面的两处代码进行了修改：

1，在usbh_hid.c里面，USBH_HID_Process函数，修改case HID_IDLE部分代码（366行）为：

case HID_IDLE: status = USBH_HID_GetReport(phost, 0X01U, 0U, HID_Handle->pData, (uint8_t)HID_Handle->length);if(status == USBH_OK){fifo_write(&HID_Handle->fifo, HID_Handle->pData, HID_Handle->length); HID_Handle->state = HID_SYNC;}else if (status == USBH_BUSY){HID_Handle->state = HID_IDLE;status = USBH_OK;}else if (status == USBH_NOT_SUPPORTED) {HID_Handle->state = HID_SYNC;status = USBH_OK;}else{HID_Handle->state = HID_ERROR;status = USBH_FAIL;}#if (USBH_USE_OS == 1)osMessagePut ( phost->os_event, USBH_URB_EVENT, 0);#endif break; 2，在usbh_ctlreq.c里面，USBH_CtlReq函数，修改case CMD_WAIT代码（552行）为：case CMD_WAIT:status = USBH_HandleControl(phost);if (status == USBH_OK) {/* Commands successfully sent and Response Received */ phost->RequestState = CMD_SEND;phost->Control.state =CTRL_IDLE; status = USBH_OK;}else if (status == USBH_FAIL){/* Failure Mode */phost->RequestState = CMD_SEND;status = USBH_FAIL;}else if(status == USBH_NOT_SUPPORTED){phost->RequestState = CMD_SEND;} break;

经过以上两处修改，可以显著提高USB鼠标的兼容性，基本上各种鼠标都可以正常识别和使用了。

2. main.c代码

下面是main.c的程序，具体如下：

USBH_HandleTypeDef hUSBHost; /* USB Host处理结构体 *//* 应用状态结构体类型定义 */typedef enum{APPLICATION_IDLE = 0, /* 挂起状态 */APPLICATION_DISCONNECT,/* 断开连接 */APPLICATION_START, /* 应用开始（连接上了） */APPLICATION_READY, /* 准备完成（可以执行相关应用代码了） */APPLICATION_RUNNING, /* 运行中 */} HID_ApplicationTypeDef;extern HID_MOUSE_Info_TypeDef mouse_info;HID_ApplicationTypeDef App_State = APPLICATION_IDLE;uint8_t g_usb_first_plugin_flag = 0; /* USB第一次插入标志,如果为1,说明是第一次插入 *//*** @brief USB信息显示* @param msg : 信息类型* @arg0, USB无连接* @arg1, USB键盘* @arg2, USB鼠标* @arg3, 不支持的USB设备* @retval无*/void usbh_msg_show(uint8_t msgx){switch (msgx){case 0: /* USB无连接 */lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "USB Connecting...", RED);lcd_fill(0, 150, lcddev.width, lcddev.height, WHITE);break;case 1: /* USB键盘 */lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "USB Connected ", RED);lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "USB KeyBoard", RED);lcd_show_string(30, 180, 210, 16, 16, "KEYVAL:", RED);lcd_show_string(30, 200, 210, 16, 16, "INPUT STRING:", RED);break;case 2: /* USB鼠标 */lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "USB Connected ", RED);lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "USB Mouse", RED);lcd_show_string(30, 180, 210, 16, 16, "BUTTON:", RED);lcd_show_string(30, 200, 210, 16, 16, "X POS:", RED);lcd_show_string(30, 220, 210, 16, 16, "Y POS:", RED);lcd_show_string(30, 240, 210, 16, 16, "Z POS:", RED);break;case 3: /* 不支持的USB设备 */lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "USB Connected ", RED);lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "Unknow Device", RED);break;}}/*** @brief 完成USBH不同用户状态下的数据处理* @param phost : USBH句柄指针* @param id : USBH当前的用户状态* @retval无*/void USBH_UserProcess(USBH_HandleTypeDef *phost, uint8_t id){uint8_t dev_type = 0XFF; /* 设备类型,1,键盘;2,鼠标;其他,不支持的设备 */switch (id){case HOST_USER_SELECT_CONFIGURATION:break;case HOST_USER_DISCONNECTION:usbh_msg_show(0); /* 显示已经断开连接,准备重新连接 */App_State = APPLICATION_DISCONNECT;break;case HOST_USER_CLASS_ACTIVE:App_State = APPLICATION_READY;dev_type = phost->device.CfgDesc.Itf_Desc[phost->device.current_interface].bInterfaceProtocol;if (dev_type == HID_KEYBRD_BOOT_CODE) /* 键盘设备 */{g_usb_first_plugin_flag = 1; /* 标记第一次插入 */usbh_msg_show(1);/* 显示键盘界面 */}else if (dev_type == HID_MOUSE_BOOT_CODE) /* 鼠标设备 */{g_usb_first_plugin_flag = 1; /* 标记第一次插入 */usbh_msg_show(2);/* 显示鼠标界面 */}else{usbh_msg_show(3); /* 显示不支持 */}break;case HOST_USER_CONNECTION:App_State = APPLICATION_START;break;default:break;}}/* 临时数组,用于存放鼠标坐标/键盘输入内容(4.3屏,最大可以输入字节) */__align(4) uint8_t g_temp_buffer[];/*** @brief USB鼠标数据处理* @param data : USB鼠标数据结构体指针* @retval无*/void mouse_data_process(HID_MOUSE_Info_TypeDef *data){static signed short x, y, z;if (g_usb_first_plugin_flag) /* 第一次插入,将数据清零 */{g_usb_first_plugin_flag = 0;x = y = z = 0;}x += (signed char)data->x;if (x > 9999)x = 9999;if (x < -9999)x = -9999;y += (signed char)data->y;if (y > 9999)y = 9999;if (y < -9999)y = -9999;z += (signed char)data->z;if (z > 9999)z = 9999;if (z < -9999)z = -9999;sprintf((char *)g_temp_buffer, "BUTTON:");if (data->button & 0X01)strcat((char *)g_temp_buffer, "LEFT ");if ((data->button & 0X03) == 0X02){strcat((char *)g_temp_buffer, "RIGHT");}else{if ((data->button & 0X03) == 0X03)strcat((char *)g_temp_buffer,"+RIGHT");}if ((data->button & 0X07) == 0X04){strcat((char *)g_temp_buffer, "MID ");}else{if ((data->button & 0X07) > 0X04)strcat((char *)g_temp_buffer, "+MID");}lcd_fill(30 + 56, 180, lcddev.width - 1, 180 + 16, WHITE);lcd_show_string(30, 180, 210, 16, 16, (char *)g_temp_buffer, BLUE);sprintf((char *)g_temp_buffer, "X POS:%05d", x);lcd_show_string(30, 200, 200, 16, 16, (char *)g_temp_buffer, BLUE);sprintf((char *)g_temp_buffer, "Y POS:%05d", y);lcd_show_string(30, 220, 200, 16, 16, (char *)g_temp_buffer, BLUE);sprintf((char *)g_temp_buffer, "Z POS:%05d", z);lcd_show_string(30, 240, 200, 16, 16, (char *)g_temp_buffer, BLUE);//printf("btn,X,Y,Z:0x%x,%d,%d,%d\r\n",data->button,(signed char)data->x,(signed char)data->y,(signed char)data->z);}/*** @brief USB键盘数据处理* @param data : USB键盘键值* @retval无*/void keybrd_data_process(uint8_t data){static uint16_t pos;static uint16_t endx, endy;static uint16_t maxinputchar;uint8_t buf[4];if (g_usb_first_plugin_flag) /* 第一次插入,将数据清零 */{g_usb_first_plugin_flag = 0;endx = ((lcddev.width - 30) / 8) * 8 + 30;/* 得到endx值 */endy = ((lcddev.height - 220) / 16) * 16 + 220;/* 得到endy值 */maxinputchar = ((lcddev.width - 30) / 8);maxinputchar *= (lcddev.height - 220) / 16;/* 当前LCD最大可以显示的字符数 */pos = 0;}sprintf((char *)buf, "%02X", data);lcd_show_string(30 + 56, 180, 200, 16, 16, (char *)buf, BLUE); /* 显示键值 */if (data >= ' ' && data <= '~'){g_temp_buffer[pos++] = data;g_temp_buffer[pos] = 0; /* 添加结束符 */if (pos > maxinputchar)pos = maxinputchar; /* 最大输入这么多 */}else if (data == 0X0D)/* 退格键 */{if (pos)pos--;g_temp_buffer[pos] = 0; /* 添加结束符 */}if (pos <= maxinputchar) /* 没有超过显示区 */{lcd_fill(30, 220, endx, endy, WHITE);lcd_show_string(30, 220, endx - 30, endy - 220, 16, (char *)g_temp_buffer, BLUE);}//printf("KEY Board Value:%02X\r\n",data);//printf("KEY Board Char:%c\r\n",data);}/*** @brief USB键盘/鼠标演示demo数据处理* @param phost : USBH句柄指针* @retval无*/void usb_demo(USBH_HandleTypeDef *phost){char c;HID_KEYBD_Info_TypeDef *k_pinfo;HID_MOUSE_Info_TypeDef *m_pinfo;if (App_State == APPLICATION_READY){if (USBH_HID_GetDeviceType(phost) == HID_KEYBOARD) /* 键盘设备 */{k_pinfo = USBH_HID_GetKeybdInfo(phost); /* 获取键盘信息 */if (k_pinfo != NULL){c = USBH_HID_GetASCIICode(k_pinfo); /* 转换成ASCII码 */keybrd_data_process(c); /* 在LCD上显示出键盘字符 */}}else if (USBH_HID_GetDeviceType(phost) == HID_MOUSE)/* 鼠标设备 */{m_pinfo = USBH_HID_GetMouseInfo(phost); /* 获取鼠标信息 */if (m_pinfo != NULL){mouse_data_process(&mouse_info); /* LCD上显示鼠标信息 */}}}}int main(void){sys_cache_enable(); /* 打开L1-Cache */HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */sys_stm32_clock_init(240, 2, 2, 4);/* 设置时钟, 480Mhz */delay_init(480); /* 延时初始化 */usart_init(115200); /* 串口初始化为115200 */mpu_memory_protection(); /* 保护相关存储区域 */led_init(); /* 初始化LED */lcd_init(); /* 初始化LCD */key_init(); /* 初始化按键 */my_mem_init(SRAMIN); /* 初始化内部内存池(AXI) */my_mem_init(SRAM12); /* 初始化SRAM12内存池(SRAM1+SRAM2) */my_mem_init(SRAM4); /* 初始化SRAM4内存池(SRAM4) */my_mem_init(SRAMDTCM);/* 初始化DTCM内存池(DTCM) */my_mem_init(SRAMITCM);/* 初始化ITCM内存池(ITCM) */lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "STM32", RED);lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "USB MOUSE/KEYBOARD TEST", RED);lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "USB Connecting...", RED);USBH_Init(&hUSBHost, USBH_UserProcess, 0);USBH_RegisterClass(&hUSBHost, USBH_HID_CLASS);USBH_Start(&hUSBHost);while (1){USBH_Process(&hUSBHost);usb_demo(&hUSBHost);}}

这里总共六个函数：

usbh_msg_show函数，用于显示一些提示信息，在USBH_UserProcess函数里面被调用。

USBH_UserProcess函数，用于执行USB主机不同用户状态下的数据处理，在usbh_core.c等相关文件里面被调用，该函数仅针对两个状态进行处理：

1、HOST_USER_DISCONNECTION，表示连接断开了，我们在屏幕显示连接断开，并设置App_State状态为APPLICATION_DISCONNECT；

2、HOST_USER_CLASS_ACTIVE，表示USB主机类激活，即接入USB设备已经准备就绪，可以正常工作了，我们设置App_State状态为：APPLICATION_READY，并根据接入设备的不同（鼠标/键盘）显示不同的信息。

mouse_data_process函数，用于处理USB鼠标数据，在液晶屏上面显示鼠标的移动坐标值和按键状态等信息，该函数在USB_Demo函数里面被调用。

keybrd_data_process函数，用于处理键盘数据，在液晶屏上面显示键盘的输入内容，最多支持个字符的输入显示。该函数在USB_Demo函数里面被调用。

usb_demo函数，根据当前用户状态和USB接入设备的类型，执行不同的数据处理。该函数在main函数里面被调用。

main函数，初始化各个外设后，通过USBH_Init等3个函数初始化并启动USB主机通信，然后进入死循环，不停的调用USBH_Process和usb_demo，执行各种USB处理。

60.4 下载验证

将程序下载到开发板后，然后在USB_HOST端子插入USB鼠标/键盘，注意：此时USB SLAVE口不要插USB线到电脑，否则会干扰！

等USB鼠标/键盘成功识别后，便可以看到LCD显示USB Connected，并显示设备类型：USB Mouse或者USB KeyBoard，同时也会显示输入的数据，如图60.4.1和图60.4.2所示：

图60.4.1 USB鼠标测试

图60.4.2 USB键盘测试

其中，图60.4.1是USB鼠标测试界面，图60.4.2是USB键盘测试界面。

最后，特别提醒大家，由于例程的HID内核，只处理了第一个接口描述符，所以对于USB符合设备，只能识别第一个描述符所代表的设备。体现到实际使用中，就是：USB无线鼠标，一般是无法使用（被识别为键盘），而USB无线键盘，可以使用，因为键盘在第一个描述符，鼠标在第二个描述符 。

【正点原子STM32连载】 第六十章 USB鼠标键盘(Host)实验 摘自【正点原子】MiniPro STM32H750 开发指南_V1.1