آموزش USB پشت صحنه: توسعه سیستم عامل HID عملی

سرفصل ها و درس ها

به دوره خوش آمدید Welcome to the Course

• معرفی Introduction

• چگونه از این دوره بیشترین بهره را ببریم؟ How to Get the Most of This Course?

• سرور Discord برای ارتباطات دانشجویی Discord Server for Student Communication

• چرا میکروکنترلر STM32F429ZI (بر اساس ARM Cortex-M4)؟ Why STM32F429ZI (ARM Cortex-M4 Based) Microcontroller?

• بررسی Udemy Udemy Review

مقدمه ای بر USB Introduction to USB

• تعریف و انگیزه Definition and Motivation

• تاریخ History

• کابل ها و کانکتورها Cables and Connectors

• ساختار کابل USB 2.0 USB 2.0 Cable Structure

• ویژگی های اصلی Main Features

• توپولوژی اتوبوس و توابع Bus Topology and Functions

• VBUS VBUS

• مشخصات تحویل نیرو Power Delivery Specification

• شارژر هوشمند Smart Charger

پروتکل USB USB Protocol

• ایالات دیفرانسیل Differential States

• ایالات اتوبوس Bus States

• تحمل زمان Timing Tolerance

• شناسایی سرعت USB 2.0 USB 2.0 Speed Identification

• کمی پر کردن Bit Stuffing

• معکوس بدون بازگشت به صفر (NRZI) Non-Return-to-Zero Inverted (NRZI)

• کنترلرهای میزبان Host Controllers

• قاب ها Frames

• نقاط پایانی Endpoints

• (PDF) بسته ها و انواع تراکنش (PDF) Packet and Transaction Types

• بسته ها Packets

• انواع بسته ها و فیلدهای بسته Packet Types and Packet Fields

• معامله Transaction

• شناسه های بسته Packet Identifiers

• بسته های توکن Token Packets

• بسته های داده Data Packets

• بسته های دست دادن Handshake Packets

• آدرس دستگاه Device Address

• نظرسنجی اتوبوس Bus Polling

• USB درایور میزبان است USB is Host Driver

• USB نمایش درایور میزبان است USB is Host Driver Demonstration

• انواع نقطه پایانی (انواع انتقال) Endpoint Types (Transfer Types)

• قطع انتقال Interrupt Transfer

• انتقال انبوه Bulk Transfer

• انتقال هم زمان Isochronous Transfer

• انتقال کنترل Control Transfer

• کنترل مراحل انتقال Control Transfer Stages

• تخصیص پهنای باند اتوبوس Bus Bandwidth Allocation

آماده سازی فضای کاری Preparing the Workspace

• در حال نصب STM32CubeIDE Installing STM32CubeIDE

• ایجاد یک پروژه جدید Creating a New Project

• از جمله ARM CMSIS Including ARM CMSIS

• حذف Sysmem و Syscalls Removing Sysmem and Syscalls

• با استفاده از SWO به Debugger وارد شوید Log to Debugger Using SWO

• یاور ورود به سیستم Logging Helper

• پیکربندی Debugger و SVW برای Logging Configuring Debugger and SVW for Logging

• کد منبع پروژه Project source code

پیکربندی ساعت Configuring the Clock

• بدون تولید کد در STM32CubeMX NO CODE GENERATION IN STM32CubeMX

• روش من برای توضیح کلاکینگ My Method to Explain Clocking

• ایجاد پروژه موقت STM32CubeMX Creating Temporary STM32CubeMX Project

• ماژول USB به سیگنال 48 مگاهرتز نیاز دارد USB Module Requires 48 MHz Signal

• درک الزامات فرکانس ساعت Understanding Clock Frequency Requirements

• آشنایی با PLL، Prescalers، SYSCLK و HCLK Understanding PLL, Prescalers, SYSCLK, and HCLK

• درک MCO Divider Understanding MCO Divider

• مراحل اولیه برای پیکربندی ساعت Initial Steps to Configure the Clock

• عملیات بیت CMSIS CMSIS Bit Operations

• پیکربندی تاخیر فلش Configuring Flash Latency

• ماکروهای CMSIS Fld2Val و Val2Fld CMSIS Fld2Val and Val2Fld Macros

• فعال کردن HSE Enabling HSE

• فعال کردن و پیکربندی PLL Enabling and Configuring PLL

• پیکربندی APB-Prescaler Configuring APB-Prescaler

• غیرفعال کردن HSI Disabling HSI

• تصحیح تله پیکربندی PLL Correction of PLL Configuration Trap

• تست پیکربندی ساعت Testing Clock Configuration

• پیکربندی MCO Configuring MCO

• بررسی فرکانس ساعت با استفاده از اسیلوسکوپ Verifying the Clock Frequency Using Oscilloscope

• پیکربندی مجدد فرکانس ساعت SWO Reconfiguring SWO Clock Frequency

آماده سازی تست USB و اشکال زدایی محیط لینوکس Preparing USB Testing and Debugging Linux Environment

• نصب Wireshark در لینوکس Installing Wireshark on Linux

• مشاهده گزارش سیستم لینوکس Viewing Linux System Log

درایور دستگاه USB - مقداردهی اولیه USB Device Driver - Initialization

• معماری سفت‌افزاری که ما از آن استفاده خواهیم کرد Firmware Architecture We Will Be Using

• ایجاد فایل های منبع و سربرگ درایور و دسترسی به مناطق USB Creating Driver Source and Header Files and Accessing USB Regions

• پیکربندی GPIO به عنوان پین USB Configuring GPIOs as USB Pins

• نکاتی برای دریافت بیشترین مزایا Tips to Get the Most Benefits

• پیکربندی هسته و دستگاه Skimming Skimming Core and Device Configuration

• راه اندازی هسته USB USB Core Initialization

• راه اندازی وقفه های هسته USB Initializing USB Core Interrupts

• اتصال دستگاه USB به اتوبوس (با استفاده از سیستم عامل) Connecting the USB Device to the Bus (Using Firmware)

• تست اتصال دستگاه USB به میزبان Testing Connecting the USB Device to the Host

درایور دستگاه USB - حلقه نظرسنجی USB Device Driver - Polling Loop

• وقفه جهانی هسته USB USB Core Global Interrupts

• کنترل کننده وقفه جهانی USB USB Global Interrupt Handler

• مراحل مدیریت سیگنال بازنشانی USB Steps of Handling USB Reset Signal

• کنترل کننده تنظیم مجدد USB USB Reset Handler

• پیکربندی نقطه پایانی 0 Configuring Endpoint 0

• پیکربندی نقاط انتهایی IN Configuring IN Endpoints

• اطلاعیه در مورد سخنرانی "Deconfiguring Endpoint". NOTICE about "Deconfiguring Endpoint" lecture

• درحال پیکربندی نقطه پایانی Deconfiguring Endpoint

• توجه: اعتبارسنجی پارامترها و اسناد کد NOTE: Parameters Validation and Code Documentation

• درک حافظه اختصاصی FIFO Understanding FIFO Dedicated Memory

• پیکربندی اندازه FIFO Configuring FIFO Size

• پیکربندی FIFO Offset Configuring FIFO Offset

• پیکربندی FIFO هنگام پیکربندی نقاط پایانی Configuring FIFOs While Configuring Endpoints

• فلاشینگ FIFO Flushing FIFOs

• دسترسی به FIFO ها Accessing the FIFOs

• وقفه های تکمیل شده انتقال Transfer Completed Interrupts

• کنترلر شمارش سرعت USB انجام شد USB Speed Enumeration Done Handler

• پیاده سازی RxFIFO Not Empty Interrupt Handler Implementing RxFIFO Not Empty Interrupt Handler

• SETUP و OUT انتقال داده های وضعیت تکمیل شده SETUP and OUT Transfer Completed Status Data

• خروج داده ها از RxFIFO (از نقطه پایانی OUT) Popping Data from the RxFIFO (From an OUT endpoint)

• انتقال داده به یک TxFIFO (به یک نقطه پایانی IN) Pushing Data into a TxFIFO (To an IN endpoint)

• رفع خطای Compilaiton (تغییر ترتیب برخی از توابع) Fixing Compilaiton Error (Reorder Some Functions)

• تعریف نوع درایور USB Defining USB Driver Type

چارچوب دستگاه USB USB Device Framework

• نظرسنجی در سطح وقفه Polling on Interrupt Level

• تعریف نوع رویدادهای USB Defining USB Events Type

• تعریف وضعیت دستگاه USB Defining USB Device States

• تعریف مراحل انتقال کنترل USB Defining USB Control Transfer Stages

• تعریف ساختار نمونه دستگاه USB Defining USB Device Instance Structure

• شروع به پیکربندی نمونه دستگاه USB Starting to Configure the USB Device Instance

• پیاده سازی USB Reset Handler Implementing USB Reset Handler

• [DRIVER] در حال پیاده سازی آدرس مجموعه USB [DRIVER] Implementing USB Set Address

• راه‌اندازی رویداد بازنشانی USB (تماس با هندلر) Triggering USB Reset Event (Calling the Handler)

• خواندن درخواست های دریافتی Reading the Received Requests

• درک ساختار درخواست USB Understanding USB Request Structure

• درک درخواست های دستگاه استاندارد USB Understanding USB Standard Device Requests

• تعریف ساختار درخواست های USB Defining the Structure of USB Requests

• شروع پردازش درخواست ها Starting Processing the Requests

• بررسی درخواست اول Investigating the First Request

• تعریف ساختار توصیفگر Defining Descriptor Structure

• نوشتن توصیفگر دستگاه Writing the Device Descriptor

• تعریف ماکروهای درخواست استاندارد (wValue) Defining the Standard Request Macros (wValue)

• تعریف متغیر بعد از یک خطای موردی سوئیچ Defining a Variable after a Switch Case Error

• یک بسته فقط زمانی بنویسید که نقطه پایانی خالی است Write a Packet ONLY when the Endpoint is Empty

• شروع اجرای پردازشگر مرحله کنترل Starting Implementing Control Stage Processor

• رسیدگی به درخواست توصیفگر GET DEVICE Handling GET DEVICE Descriptor Request

• مرحله پردازش IN-DATA Processing IN-DATA Stage

• مدیریت وقفه های نقطه پایانی IN و OUT Handling IN and OUT Endpoint Interrupts

• انتقال به داخل و خارج تکمیل شد Handling IN and OUT Transfer Completed

• ارسال آخرین بسته تراکنش ها Sending the Last Packet of Transactions

• مرحله پردازش OUT-STATUS Processing OUT-STATUS Stage

• پردازش IN-DATA Zero Sub-Stage Processing IN-DATA Zero Sub-Stage

• قبل از تست، توابع اجرا شده را فراخوانی کنید Call the Implemented Functions Before Testing

• مشاهده اولین ارتباط موفق در SysLog Viewing the First Successful Communication in SysLog

• مشاهده اولین ارتباط موفق در Wireshark Viewing the First Successful Communication in Wireshark

• در حال پردازش درخواست SET ADDRESS Processing SET ADDRESS Request

• تنظیم آدرس دستگاه پس از اتمام تراکنش Setting Device Address after transaction completion

• مرحله پردازش IN-STATUS Processing IN-STATUS Stage

• مشاهده خطای SET ADDRESS در SysLog Viewing no SET ADDRESS Error in SysLog

• مشاهده درخواست و پاسخ SET ADDRESS در Wireshark Viewing SET ADDRESS Request and Response in Wireshark

• مشاهده پاسخ کامل GET DEVICE DESCRIPTOR در Wireshark Viewing full GET DEVICE DESCRIPTOR response in Wireshark

• مشاهده درخواست GET CONFIGURATION در Wireshark Viewing GET CONFIGURATION request in Wireshark

• درک ایده ترکیب توصیفگرها Understanding the idea of combining descriptors

• تعیین مکان‌نمای توصیفگر CONFIGURATION Defining CONFIGURATION descriptor placeholder

• ادغام CONFIG-Combination در یک تعریف Merging the CONFIG-Combination into one definition

• رسیدگی به درخواست GET CONFIGURATION DESCRIPTOR Handling GET CONFIGURATION DESCRIPTOR request

• درک اندازه CONFIG-Combination Understanding the size of CONFIG-Combination

• در حال پردازش درخواست SET CONFIGURATION Processing SET CONFIGURATION request

• تعریف تابع پیکربندی مورد خاص Defining use-case-specific configuration function

ماوس USB USB Mouse

• مشخصات ساده ماوس USB Simple USB Mouse specifications

• نوشتن توصیف کننده CONFIGURATION Writing CONFIGURATION descriptor

• نوشتن توصیف کننده INTERFACE Writing INTERFACE descriptor

• نوشتن توصیفگر ENDPOINT Writing ENDPOINT descriptor

• نوشتن توصیفگر HID Writing HID descriptor

• معرفی توصیفگر گزارش HID/ساختار گزارش HID Introducing HID Report descriptor / HID report structure

• توصیف دکمه های HID Describing HID buttons

• توصیف محورهای HID Describing HID axes

• توصیفگر گزارش HID فشرده Compacting HID report descriptor

• بسته بندی کپسوله های داده (بدون تراز کردن کلمات) Packing data encapsulations (no word alignment)

• معرفی درخواست های توصیفگر Set Idle و Get HID Report Introducing Set Idle and Get HID Report descriptor requests

• رسیدگی به درخواست SET IDLE Handling SET IDLE request

• رسیدگی به درخواست توصیفگر GET HID REPORT Handling GET HID REPORT descriptor request

• پاسخ به نشانه های INTERRUPT IN Responding to INTERRUPT IN tokens

• تست ماوس USB HID Testing the USB HID Mouse

• تغییر ترتیب توصیفگرها (سازگاری با ویندوز) Changing descriptors order (Windows compatibility)

نتیجه گیری، مراحل بعدی و با تشکر از شما! Conclusion, Next Steps and Thank you!

• نتیجه گیری، مراحل بعدی و با تشکر از شما! Conclusion, Next Steps and Thank you!