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在 ESP32 S2上使用 USB Host 模块

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本文介绍了在 ESP32 S2 Saola 开发板上使用 USB Host 模块的配置与调试方法。首先，通过修改 SPI.cpp 文件解决了 SPI 工作不正常的问题。接着，对 USB Host Shield 库文件进行了多处修改，包括引脚配置和降频设置。最后，通过 USBHIDBootMouse.ino 进行了测试，成功实现了 USB Host 功能。
这次实验在 ESP32 S2 Saola 开发板上使用前面设计的MicroUSB Host【参考1】。

首先遇到的问题是：ESP32S2 的 SPI 在 Arduino 环境下工作不正常（对于这个问题的分析请参阅【参考2】）。为此，我们需要直接修改 位于 C:\Users\用户名\AppData\Local\Arduino15\packages\esp32\hardware\esp32\2.0.1\libraries\SPI\src\SPI.cpp文件中的如下内容：
  1. 

  2. #if CONFIG_IDF_TARGET_ESP32

  3. 

  4. //LabZDebug_Start

  5. 

  6. #if CONFIG_IDF_TARGET_ESP32S2

  7. 

  8.         SPIClass SPI(HSPI);

  9. 

  10. #else

  11. 

  12.         SPIClass SPI(VSPI);

  13. 

  14. #endif

  15. 

  16. //LabZDebug_End

  17. 

  18. #else

  19. 

  20. SPIClass SPI(FSPI);

  21. 

  22. #endif
复制代码

接下来修改 USB Host Shield 库文件：
1.     USB_Host_Shield_Library_2.0\usbhost.h 这个文件有下面3个地方需要修改：
1.1  这里给出用到的 SCK/MISO/MOSI/SS Pin的编号

  1. #elif defined(ESP32)

  2. 

  3. //LABZDebug typedef SPi< P18, P23, P19, P5 > spi;

  4. 

  5. //LABZDebug_Start

  6. 

  7.            //SCK  MISO MOSI SS

  8. 

  9. typedef SPi< P10, P21, P19, P13 > spi;

  10. 

  11. //LABZDebug_End

  12. 

  13. #elif defined(ARDUINO_NRF52840_FEATHER)
复制代码

1.2 给出SPI需要引脚编号才能正确的进行SPI初始化:
  1. 

  2. #elif defined(SPI_HAS_TRANSACTION)

  3. 

  4.         static void init() {

  5. 

  6.                 //LABZDebug USB_SPI.begin(); // The SPI library with transaction will take care of setting up the pins - settings is set in beginTransaction()

  7. 

  8.                                                             //LABZDebug_Start

  9. 

  10.                                                                             USB_SPI.begin(10,21,19,13); // The SPI library with transaction will take care of setting up the pins - settings is set in beginTransaction()

  11. 

  12.                                                             //LABZDebug_End

  13. 

  14.                 SPI_SS::SetDirWrite();

  15. 

  16.                 SPI_SS::Set();

  17. 

  18.         }

  19. 

  20. #elif defined(STM32F4)
复制代码

1.3  降低速度（Max3421e最高支持26Mhz,但是因为 ESP32无法分频出26M,所以实际上SPI会以是20M速度工作。但是因为这次实验都是排线，所以频率高了之后会出现通讯错误的问题，为此需要进行降频）到4Mhz。
将文件中
  1.         //LABZDebug USB_SPI.beginTransaction(SPISettings(26000000, MSBFIRST, SPI_MODE0)); // The MAX3421E can handle up to 26MHz, use MSB First and SPI mode 0

  2. 

  3.                        //LABZDebug_Start

  4. 

  5.                        USB_SPI.beginTransaction(SPISettings(4000000, MSBFIRST, SPI_MODE0));

  6. 

  7.                        //LABZDebug_End

  8. 

  9.  
复制代码

2      USB_Host_Shield_Library_2.0\UsbCore.h 这里给出用到的SS和 INT Pin编号
  1. 

  2. #elif defined(ESP32)

  3. 

  4. //LABZDebug typedef MAX3421e<P5, P17> MAX3421E; // ESP32 boards

  5. 

  6. //LABZDebug_Start

  7. 

  8.                // SS  INT

  9. 

  10. typedef MAX3421e<P13, P5> MAX3421E; // ESP32 boards

  11. 

  12. //LABZDebug_End

  13. 

  14. #elif (defined(__AVR_ATmega644P__) || defined(__AVR_ATmega1284P__))

  15. 

  16. typedef MAX3421e<Pb4, Pb3> MAX3421E; // Sanguino

  17. 

  18.  
复制代码

3.USB_Host_Shield_Library_2.0\avrpins.h 这里主要是声明前面用到的PXX 的定义否则编译会出错

  1. MAKE_PIN(P3, 3); // RX0

  2. 

  3. //LABZDebug_Start

  4. 

  5. MAKE_PIN(P4, 4);   // INT

  6. 

  7. MAKE_PIN(P13, 13);   // CLK

  8. 

  9. MAKE_PIN(P26, 26);   // SS

  10. 

  11. //LABZDebug_End

  12. 

  13. MAKE_PIN(P21, 21); // SDA
复制代码

之后使用 USBHIDBootMouse.ino 进行测试：


  1. #include <hidboot.h>

  2. 

  3. #include <usbhub.h>

  4. 

  5.  

  6. 

  7. // Satisfy the IDE, which needs to see the include statment in the ino too.

  8. 

  9. #ifdef dobogusinclude

  10. 

  11. #include <spi4teensy3.h>

  12. 

  13. #endif

  14. 

  15. #include <SPI.h>

  16. 

  17.  

  18. 

  19. class MouseRptParser : public MouseReportParser

  20. 

  21. {

  22. 

  23. protected:

  24. 

  25.                void OnMouseMove        (MOUSEINFO *mi);

  26. 

  27.                void OnLeftButtonUp      (MOUSEINFO *mi);

  28. 

  29.                void OnLeftButtonDown               (MOUSEINFO *mi);

  30. 

  31.                void OnRightButtonUp    (MOUSEINFO *mi);

  32. 

  33.                void OnRightButtonDown             (MOUSEINFO *mi);

  34. 

  35.                void OnMiddleButtonUp                (MOUSEINFO *mi);

  36. 

  37.                void OnMiddleButtonDown          (MOUSEINFO *mi);

  38. 

  39. };

  40. 

  41. void MouseRptParser::OnMouseMove(MOUSEINFO *mi)

  42. 

  43. {

  44. 

  45.     Serial.print("dx=");

  46. 

  47.     Serial.print(mi->dX, DEC);

  48. 

  49.     Serial.print(" dy=");

  50. 

  51.     Serial.println(mi->dY, DEC);

  52. 

  53. };

  54. 

  55. void MouseRptParser::OnLeftButtonUp   (MOUSEINFO *mi)

  56. 

  57. {

  58. 

  59.     Serial.println("L Butt Up");

  60. 

  61. };

  62. 

  63. void MouseRptParser::OnLeftButtonDown            (MOUSEINFO *mi)

  64. 

  65. {

  66. 

  67.     Serial.println("L Butt Dn");

  68. 

  69. };

  70. 

  71. void MouseRptParser::OnRightButtonUp               (MOUSEINFO *mi)

  72. 

  73. {

  74. 

  75.     Serial.println("R Butt Up");

  76. 

  77. };

  78. 

  79. void MouseRptParser::OnRightButtonDown          (MOUSEINFO *mi)

  80. 

  81. {

  82. 

  83.     Serial.println("R Butt Dn");

  84. 

  85. };

  86. 

  87. void MouseRptParser::OnMiddleButtonUp            (MOUSEINFO *mi)

  88. 

  89. {

  90. 

  91.     Serial.println("M Butt Up");

  92. 

  93. };

  94. 

  95. void MouseRptParser::OnMiddleButtonDown      (MOUSEINFO *mi)

  96. 

  97. {

  98. 

  99.     Serial.println("M Butt Dn");

  100. 

  101. };

  102. 

  103.  

  104. 

  105. USB     Usb;

  106. 

  107. USBHub     Hub(&Usb);

  108. 

  109. HIDBoot<USB_HID_PROTOCOL_MOUSE>    HidMouse(&Usb);

  110. 

  111.  

  112. 

  113. MouseRptParser                               Prs;

  114. 

  115.  

  116. 

  117. void setup()

  118. 

  119. {

  120. 

  121.     Serial.begin( 115200 );

  122. 

  123. #if !defined(__MIPSEL__)

  124. 

  125.     while (!Serial); // Wait for serial port to connect - used on Leonardo, Teensy and other boards with built-in USB CDC serial connection

  126. 

  127. #endif

  128. 

  129.     Serial.println("Start");

  130. 

  131.  

  132. 

  133.     if (Usb.Init() == -1)

  134. 

  135.         Serial.println("OSC did not start.");

  136. 

  137.  

  138. 

  139.     delay( 200 );

  140. 

  141.  

  142. 

  143.     HidMouse.SetReportParser(0, &Prs);

  144. 

  145. }

  146. 

  147.  

  148. 

  149. void loop()

  150. 

  151. {

  152. 

  153.   Usb.Task();

  154. 

  155. }
复制代码

在 ESP32 S2上使用 USB Host 模块图1
运行结果如下：
在 ESP32 S2上使用 USB Host 模块图2
关于 USB Host Shield 调试建议如下：
1.     首先跑 board_qc.ino 确定SPI连接是否正确。如果一直有问题，那么是 SPI 不通，需要研究MOSI信号是否正常发送；如果 MOSI/SCLK 都正常但是没有 MOISO 回复，那么请检查 RESET 是否为高；
2.     接下来跑USBHIDBootMouse.ino代码测试，如果有问题，应该是 INT Pin 设置的错误；
3.     如果有线鼠标无法使用，那么可以实验无线鼠标，因为前者要求的功耗比较高，可能你从开发板中拉出来的5V供电不足。

参考：
1.     https://mc.dfrobot.com.cn/thread-312057-1-1.html做一个MicroUSB Host


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