串口驅(qū)動(dòng)的CDC，VCP，HID都有什么區(qū)別？

嵌入式的開發(fā)的朋友們，咱們對(duì)串口調(diào)試工具一定不陌生，除了上位機(jī)中，各種串口收發(fā)軟件外，還有很多USB轉(zhuǎn)串口的設(shè)備。

這些設(shè)備最常見的當(dāng)屬FT232了，國內(nèi)還有沁恒的CH340系列，PL2303系列等。當(dāng)我們插上USB轉(zhuǎn)串口的設(shè)備時(shí)，一般都需要再去找對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)，十年前，這個(gè)驅(qū)動(dòng)還得到處去搜索下載，如今都已成往事?，F(xiàn)在，很多芯片方案可以即插即用了，今天來記錄一下這些串口驅(qū)動(dòng)到底是什么意思。最早的串口是基于DB9的一個(gè)接口，早些年的臺(tái)式機(jī)都會(huì)配置這樣的一個(gè)接口，在我最開始接觸電腦的時(shí)候，我還經(jīng)常把他和VGA接口弄混了。它在window的設(shè)備列表中會(huì)顯示一個(gè)com接口。

我們可以通過這個(gè)接口來進(jìn)行計(jì)算機(jī)的通信和文件傳輸，可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制，這個(gè)DB9的接口電平是12V的，以至于我們?nèi)绻胝{(diào)試我們的單片機(jī)，還需要再增加一個(gè)電平轉(zhuǎn)換芯片 -- rs232。

VCP驅(qū)動(dòng)由來

后來，筆記本電腦逐漸普及開來，DB9接口就被優(yōu)化掉了，此時(shí)短小精悍的USB接口大行其道，也因此，usb轉(zhuǎn)TTL的串口調(diào)試工具就被設(shè)計(jì)出來了。但是，由于歷史遺留問題，很多設(shè)備還沒有來得及更新?lián)Q代，市場上依然存在大量的DB9接口的設(shè)備，為了能夠讓這些設(shè)備繼續(xù)服役，工程師設(shè)計(jì)了這樣的USB轉(zhuǎn)串口來轉(zhuǎn)接。

與此同時(shí)，很多做串口上位機(jī)配套軟件的工程師也沒能及時(shí)跟上發(fā)展，依然很依賴于打開一個(gè)com口進(jìn)行通信，所以，做USB轉(zhuǎn)TTL設(shè)備的廠商就自己寫了驅(qū)動(dòng)，將自己的USB設(shè)備模擬成一個(gè)串口，這也就是我們題目中提到的VCP驅(qū)動(dòng)。我們插上USB轉(zhuǎn)串口設(shè)備的時(shí)候，叮咚一聲，設(shè)備列表里面就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)COM3。

所以，為了能夠兼容原來的上位機(jī)軟件，絕大數(shù)廠商都開發(fā)了自己的VCP（Virtual Com Port）驅(qū)動(dòng)。

HID設(shè)備

HID是一套人機(jī)接口集合，在這個(gè)協(xié)議之上定義了很多通用設(shè)備，比如我們的鼠標(biāo)鍵盤，還有玩游戲的游戲桿，都是基于HID接口設(shè)計(jì)的。早在Win2000的時(shí)候，window系統(tǒng)就集成了HID的驅(qū)動(dòng)程序，所以大多數(shù)window操作系統(tǒng)下都無需安裝什么驅(qū)動(dòng)，插上鼠標(biāo)鍵盤就能使用。

所以，使用HID協(xié)議來做USB轉(zhuǎn)串口的好處就是無需安裝驅(qū)動(dòng)，即插即用，可反復(fù)插拔。但是，上位機(jī)開發(fā)HID通信和串口通信相差甚遠(yuǎn)，老的軟件不想改，新的軟件由于難度增加，HID也是經(jīng)常被pass掉，直到近年來才逐漸被采納。

CDC是什么呢？

CDC-ACM，是USB ORG組織在1999年基于通信類設(shè)備推出的一個(gè)USB通用設(shè)備類別，事實(shí)上，絕大多數(shù)使用CDC串口的USB應(yīng)用，并不處理串口操作，僅借助于CDC串口驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)USB設(shè)備和USB主機(jī)之間的數(shù)據(jù)透傳。CDC串口的主要特點(diǎn)：

（1）無需為產(chǎn)品開發(fā)專用的USB驅(qū)動(dòng)程序，但無法達(dá)到HID類設(shè)備的在所有系統(tǒng)上面的免驅(qū)效果。目前已有不少系統(tǒng)已集成CDC-ACM驅(qū)動(dòng)，且驅(qū)動(dòng)也在不斷完善，如在WIN8.1前需要驅(qū)動(dòng)安裝包還需要做驅(qū)動(dòng)包的數(shù)字簽名，因?yàn)橄到y(tǒng)只集成了SYS；如WIN10系統(tǒng)集成了微軟重新編寫的CDC-ACM驅(qū)動(dòng)。

（2）固件開發(fā)容易，CDC-ACM類規(guī)范內(nèi)容簡單，數(shù)據(jù)上下傳內(nèi)容為透傳方式。

（3）可以實(shí)現(xiàn)部分串口功能，如串口參數(shù)設(shè)置和DTR/DSR的控制，但串口軟件中較常用的CTS/RTS不支持,且不同操作系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)的CDC類驅(qū)動(dòng)，還存在CTS狀態(tài)不變且不可更改的差異。

坦白說，上面我們提到的廠家的VCP也是基于這個(gè)CDC開發(fā)的，只不過做了些優(yōu)化和兼容吧。如今，各操作系統(tǒng)內(nèi)置的CDC驅(qū)動(dòng)也在不斷更新維護(hù)，在產(chǎn)品應(yīng)用中，也難免遇到各種影響串口正常使用的情況。因此，如果單純的是為了做嵌入式方面的調(diào)試，而不是為了開發(fā)產(chǎn)品來做上位機(jī)，我認(rèn)為VCP驅(qū)動(dòng)和CDC虛擬串口是不錯(cuò)的選擇，基于COM的工具非常多。當(dāng)然對(duì)于CDC也是一樣的，它也是虛擬出一個(gè)串口，就是對(duì)于系統(tǒng)兼容性方面還不穩(wěn)定，如果只是調(diào)試，環(huán)境單一的話，CDC是很好的選擇。