利用STM32自制一个游戏手柄

技术选型

• MCU: 需要使用 USB、GPIO、ADC、DMA 外设，选用 STM32F072C8T6
• 固件支持: USB HID Gamepad
• 开发工具: STM32CubeIDE / STM32CubeMonitor / Keil uVision
• 上位机: Windows DirectInput / Web Gamepad API

硬件准备

• STM32F072C8T6 核心板（包含 USB Type-C 接口）
• ST-Link 调试器
• HS-S34A 双轴摇杆模块
• 按钮 × 若干

Demo目标

跑通单个摇杆的 DMA + ADC 采集，通过 USB HID 协议将数据传输到 PC，并在 Windows 的游戏控制器设置界面（joy.cpl）中正确显示摇杆状态。

电路连接

摇杆模块原理图 核心板部分原理图

工程初始化

使用 STM32CubeMX 生成标准的 ARM-MDK 工程，免去使用标准库手写初始化代码的繁琐步骤。 Start My Project from MCU (ACCESS TO MCU SELECTOR) → Commercial Part Number 选择 STM32F072C8T6 → Start Project

工程配置

开启 ST-Link 的 SWD 调试接口

System Core → SYS

• Debug Serial Wire

RCC

HSE 选择 Crystal/Ceramic Resonator，即使用核心板上的外部晶振，本核心板为 8 MHz。

Clock Configuration

• 选择时钟源: 本 Demo 选用 HSE 外部石英晶振。STM32F072C8T6 的主频与 USB 规范要求的频率一致，因此通过 PLL 倍频得到的 48 MHz 可同时供给 System Clock Mux 和 USB Clock Mux。
• 配置示意图: 主要需在 RCC 中开启外部晶振选项。

GPIO & ADC

Demo 的核心是将 ADC 采集的数据通过 DMA 搬运到内存中。本节配置 ADC 和 DMA 相关参数。

ADC 和 DMA 配置

Analog → ADC

• 在 DMA Settings 选项中添加 DMA 通道：

DMA Request Settings 选择 Mode 为 Circular。

• 在 Parameter Settings 中：
  • ADC_Settings：配置 Continuous Conversion Mode 为 Enabled，DMA Continuous Requests 为 Enabled。
  • ADC_Regular_ConversionMode：配置采样时间 Sampling Time 为 239.5 Cycles。

USB 配置

我们需要开发的是自定义设备，应选择 Custom HID Device。

• Connectivity → USB：勾选 Device (FS)。STM32F072C8T6 的数据手册中说明 PA11 和 PA12 引脚复用为 USB_DM 和 USB_DP。
  ▲ CubeMX中使能USB Device (FS) ▲ 数据手册中PA11/PA12的引脚复用定义

• Middleware and Software Packs → USB_DEVICE：Class for FS IP 选择 Custom Human Interface Device Class (HID)

  • Configuration → Parameter Settings：USBD_CUSTOM_HID_REPORT_DESC_SIZE 需根据实际需求修改。本文基于已完成的项目编写，直接使用 48 即可。

项目管理

为方便使用 Keil，直接选择生成 MDK-ARM 工程，配置好工程名称，注意不要使用中文路径。

在代码生成选项中，勾选"仅复制必要的库文件"。

生成工程

点击右上角 GENERATE CODE 即可生成工程，随后使用 Keil 打开进行开发。

在Keil 中进行功能开发和测试

USB设备固件编写

完成数据的采集

把数据通过USB送到PC

上位机的使用

从HID到Xinput

Xinput协议