坏人绞尽脑汁不如蠢人灵机一动：STM32开发中一个点子毁了一个设计

置顶

精

活动

 这段时间在研究机械故障诊断相关的内容，于是想做一个小型的加速度仪，拟设计采用STM32F1作为主控。本来是有外部晶振作为主时钟提供给STM32作为主时钟，但是为了进一步减小板子的尺寸，于是想了想把晶振去掉了，采用内部HSI作为晶振主控。

  但恰恰是这个设计，导致USB直接无法工作，果然是坏人绞尽脑汁，不如“蠢人”灵机一动。

  本期我们就来看看参考手册中的STM32的USB时钟部分描述。

STM32的USB接口

  STM32的USB接口是连接USB2.0到APB1总线的接口，并且强调，USB和CAN共用一块SRAM接口，所以不能和CAN同时使用。

  USB和CAN可以同时存在，但不能同时使用。

 STM32的USB接口是连接USB2.0到APB1总线的接口，并且强调，USB和CAN共用一块SRAM接口，所以不能和CAN同时使用。

  USB和CAN可以同时存在，但不能同时使用。

 USB外设部分的主时钟由PCLK1提供，并且要确保USB的时钟是48MHZ。有些人的USB不工作，就有可能是因为因为设计的时候时钟没对应。在STM32CubeMX中Clock的HSE默认是8MHZ，但是使用者如果设计了例如12MHZ的晶振，那么虽然在CubeMX中显示为USB时钟是48MHZ，但是实际的USB时钟是64MHZ导致USB不工作。 因此需要把HSE的时钟修改为真实的时钟，才能确保USB外设的正常工作。 USB的时钟来自于PLLCLK，而手册中也强调了HSI的时钟误差大，因此要采用HSE作为USB的时钟。

  这也是导致USB外设要用HSE的必要性。

USB的工作流程

 USB外设作为全速设备接口的工作始于硬件初始化阶段，首先通过RCC寄存器使能USB时钟，配置USB控制寄存器设置设备基本参数，并建立端点缓冲区描述符表以定义端点类型和双缓冲机制。设备上电后自动进入默认地址0状态，等待主机发起枚举流程——主机通过控制传输请求设备描述符，设备固件解析USB_EP0R寄存器的SETUP标志后，从Flash中读取预存的描述符，通过端点0的IN事务返回数据包，完成地址分配和配置切换。（文档23.4.1节）。

  进入运行状态后，数据传输由中断驱动。当主机发起IN/OUT事务时，USB外设触发传输完成中断，固件读取USB_ISTR寄存器识别事件源端点，随后操作对应端点的USB_EPnR寄存器：对于批量传输端点，双缓冲机制允许在A缓冲区传输时填充B缓冲区，通过切换ADDTOG/STAT_TX位实现零延迟切换；中断传输则利用NAK重试机制保证低延迟，当数据就绪时清除EP_KIND位发送数据；等时传输直接循环写入缓冲区，无需握手包。

 接收数据时，固件检查USB_EPnR的CTR_RX位，从指定缓冲区地址提取数据并重置缓冲区所有权。错误处理模块实时监测CRC错误或时钟失效，触发自动切换至HSI时钟恢复通信。

  总线空闲超过3ms时，USB外设自动进入挂起模式，关闭主时钟仅保留1.8V域供电）。此时设备可通过外部信号或远程唤醒恢复——固件设置USB_CNTR的RESUME位驱动总线K状态，主机检测到活动后重启时钟，设备在20ms内重建数据链路。整个生命周期中，描述符管理、缓冲区状态机和中断协同构成高效流水线，双缓冲设计显著提升批量传输吞吐率。

  工作流终结于软硬件协同关闭流程：固件禁用所有端点，清除USB_CNTR的PDWN位下电，最后关闭时钟。

总结

这种因为一个失误需要整个设计从头再来的错误也不是第一次了，在设计电路的时候不能用想当然，遇到问题了也不能轻言放弃。

  找到问题所在，积累经验正是电子工程师的必经之路。