CherryUSB v1.5.0 版本深度解析：嵌入式USB协议栈的重大升级

项目概述

CherryUSB 是一款轻量级、高性能的嵌入式USB协议栈，支持USB主机和设备模式，提供丰富的USB类驱动实现。该项目以其模块化设计、跨平台兼容性和低资源占用等特点，在嵌入式领域获得了广泛应用。最新发布的v1.5.0版本带来了多项重要改进和新特性，显著提升了协议栈的功能性和稳定性。

核心架构改进

操作系统抽象层增强

本次更新在操作系统抽象层(OSAL)方面做了重要扩展：

1. 新增LiteOS-M支持：为华为LiteOS-M操作系统添加了适配层，扩展了协议栈在物联网领域的应用场景。
2. Zephyr OS适配：新增了对Zephyr实时操作系统的支持，使CherryUSB能够更好地服务于Zephyr生态项目。
3. 定时器接口优化：统一了超时参数命名，将原有的"ticks"改为更明确的"timeout_ms"，提高了代码可读性。

内存管理强化

针对嵌入式系统中常见的内存对齐问题，v1.5.0做出了重要改进：

1. 内存拷贝优化：使用专用的usb_memcpy替代标准memcpy，解决了某些平台(如newlib)上非对齐内存访问的问题。
2. 缓存一致性处理：新增了dcache(数据缓存)API支持，针对BL/HPM/ESP/ST/NXP等平台提供了专门的缓存维护接口，确保USB数据传输的可靠性。

设备模式增强

控制传输状态管理

在usbd_core中新增了ep0_next_state变量，用于精确记录控制传输的状态机状态，提高了控制传输的可靠性，特别是对于复杂的控制请求序列。

多媒体传输协议(MTP)支持

新增了MTP设备类支持，使嵌入式设备能够作为媒体传输设备与主机通信，适用于相机、音乐播放器等多媒体应用场景。

视频类设备优化

对视频类设备进行了重要改进：

1. 零拷贝传输：实现了视频数据的零拷贝传输机制，显著提高了视频流传输效率。
2. 头部对齐优化：将视频头长度调整为12字节以满足4字节对齐要求，同时修复了编码问题。

大容量存储类(MSC)增强

1. 去除了cherryrb依赖：重构了MSC类实现，移除了对cherryrb的依赖，改用更简单的变量管理。
2. 新增SCSI命令支持：添加了对SYNCHCACHE10(0x35)命令的支持，解决了某些主机系统上的"unsupported command"错误。

无线设备类改进

对RNDIS和ECM类进行了多项优化：

1. 连接状态指示：启用指示消息功能，能够主动向主机报告连接状态变化。
2. 传输可靠性提升：在linkoutput_fn中添加等待完成机制，解决了LWIP中重传导致的性能问题。
3. 错误代码规范化：将NOTDEV错误替换为更准确的NOTCONN错误代码。

主机模式改进

HID类增强

新增了usbh_hid_get_protocol API，使主机能够查询HID设备的当前协议(引导协议或报告协议)，增强了HID设备的管理能力。

线程调度优化

增加了usb_osal_thread_schedule_other接口，允许应用在释放usbh_xxx结构体前正确退出相关线程，提高了资源管理的安全性。

FTDI驱动修复

修正了FTDI串口设备的波特率计算问题，确保了串行通信的准确性。

平台适配层更新

DWC2控制器增强

1. ST平台支持：为ST微控制器实现了完整的DWC2控制器低层API。
2. 高速集线器支持：新增对外接高速集线器下挂全速/低速设备的支持。
3. 缓存一致性：添加了针对ESP和ST平台的dcache API实现。

其他控制器优化

1. FSDEV控制器：为ST的FSDEV系列实现了低层API。
2. Kinetis系列：新增对MM32F5的支持。
3. Nationstech支持：新增对国民技术芯片的支持。
4. CH32系列改进：修复了等时OUT传输支持问题，优化了端点配置。

性能优化

1. EHCI调度器：使用静态QTD池管理替代动态分配，提高了传输调度效率。
2. OHCI/EHCI缓存：为描述符添加填充和对齐支持，新增CONFIG选项控制描述符缓存。

开发工具与文档

1. CMake规范化：使用cmake_format工具统一了CMake文件格式，提高了构建系统的可维护性。
2. 文档更新：重构了README文件结构，使项目介绍更加清晰。
3. 配置默认值：将CONFIG_USBDEV_ADVANCE_DESC设为默认启用，简化了配置过程。

安全性与稳定性

1. 断言机制增强：新增USB_ASSERT_MSG宏，提供更详细的错误信息。
2. 描述符回调检查：添加了对描述符回调函数的有效性验证。
3. 端点数量验证：在各端口实现中添加了对端点数量的运行时检查。

平台支持扩展

1. LVGL集成：新增对LVGL图形库的鼠标和键盘支持，兼容LVGL 8和9版本。
2. FileX支持：添加了对Azure FileX文件系统的支持。
3. Zephyr增强：完善了Zephyr平台下的MSC主机功能，支持磁盘操作。

总结

CherryUSB v1.5.0是一次重大版本更新，在功能扩展、性能优化和平台支持等方面都有显著提升。特别是新增的MTP支持、零拷贝视频传输、增强的缓存一致性管理等功能，使该协议栈能够更好地满足现代嵌入式USB应用的需求。对于开发者而言，改进的文档和构建系统也大大降低了集成和使用门槛。无论是开发USB设备还是主机应用，CherryUSB v1.5.0都提供了一个更加稳定和高效的解决方案。