一、引言
在当今数字化快速发展的时代，USB（通用串行总线）作为一种普遍应用的通信接口，在各种电子设备中发挥着不可或缺的作用。它不仅支持高速数据传输，而且支持热插拔，使设备连接更加方便快捷。兆易创新的GD32H7系列微控制器，凭借其卓越的计算性能和丰富的通信功能，为USB设备的开发提供了强大的硬件支持。
本文基于兆易创新GD32H759I-EVAL开发板，探讨其USB设备功能的实现方法、性能评估以及实际应用示例，为开发者提供一份实用的USB设备开发指南。
二、GD32H759I-EVAL开发板概览
GD32H759I-EVAL是兆易创新为GD32H7系列微控制器设计的一款高性能评估板，旨在帮助开发者快速上手并充分挖掘GD32H7系列的潜力。
硬件配置概述
- 微控制器核心：GD32H759I-EVAL搭载了GD32H7系列的微控制器，采用ARM Cortex-M7内核，最高主频可达600MHz，配备了高速浮点单元（FPU）和内存保护单元（MPU），为计算密集型应用提供了强力支撑。
- 内存配置：内置了多种规模的Flash和SRAM，提供足够的程序存储空间和运行缓存，以适应不同的应用需求。
- 丰富的外设和通信接口：包括多路ADC、DAC、定时器、PWM控制器、I2C、SPI、USART以及USB OTG等，可满足各类外设连接和数据交换需求。
- USB接口特性：
- 支持USB 2.0高速（480 Mbps）和全速（12 Mbps）。
- 集成USB物理层（PHY），简化了外部硬件设计。
- 支持设备模式、主机模式和USB OTG，提高了接口的灵活性和通用性。
- 开发和调试：评估板内置了USB直连的ST-LINK/V2调试器，简化了程序下载和调试过程。
- 扩展能力：提供Arduino接口和多个自定义扩展接口，方便连接各种兼容模块和自定义外设。
USB接口规格和特性
GD32H759I-EVAL开发板通过其高性能的USB OTG接口，提供了一个灵活而强大的USB应用开发平台。这不仅允许设备以USB设备模式工作，连接到PC或其他USB主机设备，还支持USB主机模式，可以直接管理其他USB设备。此外，OTG功能的支持，让开发板能够在没有PC介入的情况下，实现两个设备的直接连接和数据交换。
三、USB设备功能介绍
3.1 USB功能基础
USB（通用串行总线）是一种广泛使用的接口技术，用于连接计算机与外部设备。它支持即插即用和热插拔，使设备连接和通信变得极为方便。USB接口能够提供电源给外设，同时也支持高速数据传输。根据规范，USB接口分为几个不同的版本，包括USB 1.1（低速和全速）、USB 2.0（高速）、USB 3.0/3.1（超高速）等，各自有不同的数据传输速率。
在嵌入式系统中，USB功能常用于设备之间的数据传输、外设连接（如键盘、鼠标、存储设备等）以及设备充电等应用场景。GD32H7系列微控制器集成了高性能的USB功能，支持设备模式、主机模式和USB On-The-Go（OTG），为开发者提供了丰富的应用可能性。
USB设备模式
在设备模式下，GD32H7系列微控制器作为USB设备与主机（如PC）连接。这种模式广泛用于外部设备与计算机之间的数据交换。例如，将嵌入式设备作为USB存储设备连接到计算机，用于数据读写操作；或将设备配置为USB输入设备，模拟键盘和鼠标等。
GD32H7系列微控制器通过其内置的USB功能，可以轻松实现多种USB类设备的模拟，包括但不限于：
- 通讯设备类（CDC）：模拟串行通讯端口，常用于嵌入式设备的数据传输。
- 人机接口设备（HID）：包括键盘、鼠标、游戏控制器等。
- 大容量存储（Mass Storage）：模拟U盘或其他存储设备，进行数据存取。
USB主机模式
在主机模式下，GD32H7系列微控制器可以管理和控制连接到其USB端口的外部USB设备。这为嵌入式设备提供了直接读取USB闪存驱动器、操作USB键盘和鼠标等外设的能力，极大地扩展了应用场景。
USB On-The-Go (OTG)
USB OTG技术使得设备可以在没有PC参与的情况下直接互联互通。GD32H7系列微控制器的USB OTG功能，使其能够根据需要在USB主机和设备模式之间动态切换，提供了更大的灵活性和便利性。这种功能特别适用于移动设备和其他需要即插即用数据交换能力的场景。
GD32H7系列微控制器的USB设备功能，结合其高达600MHz的主频和丰富的外设支持，为开发高性能USB应用提供了坚实的基础。在接下来的章节中，我们将进一步探讨如何在GD32H759I-EVAL开发板上实现具体的USB应用示例。
