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[ESP8266/ESP32] FireBeetle 的 USB Shield

目前市面上最成熟的 USB Host 库当属OlegMazurov的USB Host Shield Library 2.0（项目地址 https://github.com/felis/USB_Host_Shield_2.0），几乎可以兼容市面上的所有 Arduino板，从 Atmel 328P/32U4到 ATMage2560 再到 EP32都能够使用这个库来驱动 USB 设备。这次我专门为 FireBeetle设计了一个Shield使得FireBeetle能够驱动一些USB 设备。

首先，依然是硬件设计部分。USB Host Shield Library是基于 MAX3421e实现的，下面可以看作是这个芯片的一个最小系统，需要外接一颗12Mhz 的晶振。此外可以看到这个芯片本身带有GPIO引脚，可以用来做 GPI或者 GPO ，在一些情况下可以弥补主控 GPIO 不足的缺点，但是本次设计并未使用这些引脚。

上述芯片和 FireBeetle接口如下图，二者是通过 SPI 来进行通讯的。下图中IO18/23/19/13就是 SPI 接口。特别注意，我在板子上预留了 JP3/JP2 这是为以后堆叠使用可能发生的引脚冲突预留的，正常使用的时候 JP1和JP3（称作短接电阻）是需要焊接起来的；JP2的功能是预留给某些情况下 USB 设备需要功耗较高，FireBeetle无法提供时就需要考虑使用外部5V进行供电，此时如果你还使用FIreBeetle上的 USB端口调试，既有可能出现外部5V和USB 上面的5V 电压不同的情况。因此，这种情况下需要断开 JP2。

接下来继续进行硬件设计，绘制PCB。特别注意，下面电路图时有缺陷的，再晶振下面走线，有可能对信号有影响。建议需要的朋友重新设计 PCB。

3D 预览结果：

之后，打板，焊接成品如下，黑色PCB 很有 DFRobot 出品的感觉。

接下来就用这个板子配合 FireBeetle来实现一个 USB 键盘转蓝牙的作品。

1. 为了驱动这个 USB Host Shield 需要对 USB Host Library 做一点修改。

1.1 UsbCore.h 中修改为我们使用的SS和INTPin

#elif defined(ESP32)

//LABZ typedef MAX3421e<P5, P17> MAX3421E; // ESP32 boards

typedef MAX3421e<P13, P26> MAX3421E; // ESP32 boards // LABZ

#else

1.2 usbhost.h 中修改为我们使用的 SPI

#elif defined(ESP32)

//LABZ typedef SPi< P18, P23, P19, P5 > spi;

typedef SPi< P18, P23, P19, P13 > spi; // LABZ

#else

2. 蓝牙键盘功能的实现。这里我们需要用到 ESP32 BLE Keyboard library，在 https://github.com/T-vK/ESP32-BLE-Keyboard可以找到这个项目。

3. 最终的代码如下：

#include <hidboot.h>
#include <SPI.h>

#include <BleKeyboard.h>

BleKeyboard bleKeyboard;

class KbdRptParser : public KeyboardReportParser
{
    void Parse(USBHID *hid, bool is_rpt_id, uint8_t len, uint8_t *buf);
};

void KbdRptParser::Parse(USBHID *hid, bool is_rpt_id, uint8_t len, uint8_t *buf)
{

  if (bleKeyboard.isConnected()) {
    KeyReport _keyReport;
    _keyReport.modifiers=buf[0];
    for (int i = 2; i < 8; i++) {
      _keyReport.keys[i-2] = buf[i];
    }

    bleKeyboard.sendReport(&_keyReport);
  }
  Serial.print("Received ");  Serial.println(len);
  for (int i = 0; i < len; i++) {
    Serial.print(buf[i]);
    Serial.print("  ");
  }
  Serial.println("  ");
}

USB     Usb;

HIDBoot<USB_HID_PROTOCOL_KEYBOARD>    HidKeyboard(&Usb);

KbdRptParser Prs;

void setup()
{
  Serial.begin( 115200 );
  Serial.println("Start");

  if (Usb.Init() == -1)
    Serial.println("OSC did not start.");

  bleKeyboard.begin();
  delay( 200 );

  HidKeyboard.SetReportParser(0, &Prs);
}

void loop()
{
  Usb.Task();
}
复制代码