STM32 CDC 类 USB 设备接收64字节以上数据实操指南：分包拼接 + 超时优化方案

CDC 类 USB 设备（虚拟串口）默认支持 BULK 传输，全速模式下单包最大 64 字节，接收超过 64 字节的数据需处理 USB 分包逻辑 —— 主机自动将大数据拆分为多个 64 字节整包 + 最后一个非整包（或整包），设备通过接收回调拼接分包、添加超时判断，即可实现无丢包接收。本文基于 STM32 HAL 库，拆解核心原理与完整实操步骤。

资料获取：如何优化STM32N6 MCU的低功耗模式

1. 核心原理：USB 分包传输机制

• USB BULK 传输规则：单次传输超过 64 字节时，主机会拆分为多个 Transaction（事务），每个事务传输 1 个数据包（最大 64 字节）；
• 分包特征：最后一个数据包长度＜64 字节（非整包），或刚好为 64 字节（整包），设备需以此判断传输是否结束；
• 接收逻辑：在 USB 接收回调函数中，持续拼接各分包数据，直到检测到非整包或超时，标记传输完成。

2. 实操步骤：基于 HAL 库的完整实现

以 STM32F429（HS USB 工作在 FS 模式）为例，核心是配置接收缓冲区、实现回调拼接逻辑、添加超时区分传输批次。

2.1 前置配置（STM32CubeMX）

• 配置 USB 为 CDC 类设备，启用 BULK IN/OUT 端点，端点最大包长设为 64 字节；
• 生成 HAL 库工程，确保 USB 中断使能（默认生成）。

2.2 关键变量定义（全局 / 全局外部声明）

在main.c或usbd_cdc_if.c中定义接收相关变量，用于缓存数据、计数分包：

#define MAX_PACK_SIZE 64    // BULK端点单包最大长度
#define RX_BUFFER_LEN 512   // 接收缓冲区大小（按需调整，需大于最大接收数据量）
uint8_t Rx_Buffer[RX_BUFFER_LEN];  // 总接收缓冲区
uint32_t Num_Rx_Data = 0;         // 已接收数据总长度
uint8_t Num_Packet = 0;           // 已接收分包个数
uint32_t Wait_RX_Dly = 0;         // 超时延时计数器（区分传输批次）
uint8_t Flag_DataReceived = 0;     // 数据接收完成标志

2.3 接收回调函数实现（核心逻辑）

在usbd_cdc_if.c的CDC_Receive_HS()回调函数中，处理分包拼接与传输结束判断：

static int8_t CDC_Receive_HS(uint8_t* Buf, uint32_t* Len)
{
  // 1. 重新设置接收缓冲区（确保下次能正常接收下一包）
  USBD_CDC_SetRxBuffer(&hUsbDeviceHS, Buf);
  USBD_CDC_ReceivePacket(&hUsbDeviceHS);

  uint32_t SinglePackLen = *Len;  // 当前分包长度

  // 2. 初始化接收（新传输批次）
  if (Num_Packet == 0)
  {
    memset(Rx_Buffer, 0, RX_BUFFER_LEN);  // 清空缓冲区
    Num_Rx_Data = 0;
  }

  // 3. 拼接当前分包到总缓冲区
  if (SinglePackLen == MAX_PACK_SIZE)
  {
    // 整包：继续等待下一包，设置超时（避免不同传输批次数据混淆）
    memcpy(&Rx_Buffer[Num_Packet * MAX_PACK_SIZE], Buf, MAX_PACK_SIZE);
    Num_Rx_Data += MAX_PACK_SIZE;
    Num_Packet++;
    Wait_RX_Dly = 5;  // 超时时间（单位：ms，可按需调整）
  }
  else
  {
    // 非整包：视为传输结束，标记接收完成
    memcpy(&Rx_Buffer[Num_Packet * MAX_PACK_SIZE], Buf, SinglePackLen);
    Num_Rx_Data += SinglePackLen;
    Num_Packet++;
    Flag_DataReceived = 1;  // 通知主循环处理数据
    Num_Packet = 0;         // 重置分包计数，准备下一次传输
  }

  return USBD_OK;
}

2.4 超时处理：解决连续整包传输批次区分问题

当主机连续发送 64 字节整包（如 256 字节 = 4 个 64 字节包），设备无法通过 “非整包” 判断传输结束，需添加超时机制：

• 在Systick中断中处理超时倒计时（HAL 库默认 1ms 中断）：
  void SysTick_Handler(void)
  {
    HAL_IncTick();
    // 超时计数器递减，为0时视为传输结束（仅针对连续整包场景）
    if (Wait_RX_Dly > 0)
    {
      Wait_RX_Dly--;
      if (Wait_RX_Dly == 0)
      {
        Flag_DataReceived = 1;
        Num_Packet = 0;
      }
    }
  }
  

2.5 主循环数据处理

接收完成后，在主循环中读取Rx_Buffer数据（如回显给主机）：

while (1)
{
  if (Flag_DataReceived)
  {
    // 回显接收的数据给主机
    CDC_Transmit_HS(Rx_Buffer, Num_Rx_Data);
    Flag_DataReceived = 0;  // 重置接收标志
    Num_Rx_Data = 0;        // 重置数据长度
  }
  /* 其他业务逻辑 */
}

3. 验证结果：多场景测试有效

4. 避坑关键要点

1. 缓冲区大小：RX_BUFFER_LEN需大于最大接收数据量，避免缓冲区溢出；
2. 超时时间：Wait_RX_Dly建议设 3~5ms，过短可能截断数据，过长影响响应速度；
3. 端点配置：确保 USB BULK OUT 端点最大包长设为 64 字节（CubeMX 默认配置）；
4. 回调重置：每次回调需调用USBD_CDC_SetRxBuffer和USBD_CDC_ReceivePacket，否则无法接收下一包；
5. 数据清空：新传输批次开始时（Num_Packet==0）需清空接收缓冲区，避免旧数据干扰。

CDC 类 USB 设备接收 64 字节以上数据的核心是 “分包拼接 + 超时区分”：利用 USB 分包传输特性，在接收回调中拼接整包数据，通过超时判断连续整包的传输结束，即可实现无丢包接收。该方案基于 HAL 库，适配 STM32 全系列支持 CDC 类 USB 的型号，通用性强。