windows driver pico USB Composite Device로 사용하기

wangki·2일 전

CDC Kernel Pico debug driver firmware interface kmdf raspberry vendor windows

windows driver

목록 보기

8/10

pico를 미니 NPU로 사용하는 프로젝트를 진행하며 어려웠던 내용과 해결한 방법에 대해 작성하겠다.

문제점

현재 pico에 tinyusb를 사용하여 vendor specific interface로 driver와 통신하고 있다. 개발을 진행하며 너무나 불편한 점이 많았다. pico에 올린 펌웨어 내용을 디버깅할 수 없었다. 익숙한 개발 환경이 아니라서 잘 못하는 걸 수도 있는데 일단 한번 올리고 나면 디버깅을 하기 힘들었다. LED 색상을 통해 해봤는데 컴퓨터를 부실뻔했다.

USB 복합 장치 구성하기

그래서 찾아보니 USB 장치의 경우 물리적 하드웨어 내에 여러 개의 인터페이스가 존재한다. 호스트(PC)에 연결했을 때, 장치 관리자에서 CDC 용 가상 COM 포트와 Vendor-Specific 장치가 각각 독립적으로 나타날 수 있다고 한다.

위 사진처럼 USB Composite Device 하위에 여러 장치가 나타나는 것을 말한다.
pico의 경우 printf를 호출하면 내부적으로 표준 출력(stdout)이 USB CDC Serial로 리다이렉션되어 PC의 터미널에서 내용을 볼 수 있다고 한다.

소스레벨에서는 tusb_config.h와 usb_descriptor.c를 수정해주면 된다. 자세한 내용은 깃헙을 참조하면 된다.
https://github.com/wangki-kyu/pico_usb_vendor

Serial 연결 하기

pico에 소스를 올리게 되면 다음과 같은 동작을 예상할 수 있다. vendor specific interface로 인식된 장치의 경우 직접 만든 driver가 올라갈 것이고 CDC 인터페이스는 usbser.sys 드라이버가 자동을 로드되어 가상 COM 포트를 생성할 것이다.

장치 관리자를 확인해보니 정확히 로드가 잘 된 것을 확인할 수 있다.

속성에서 하드웨어 ID를 확인해 보면 기존과 다르게 MI_02가 붙은 것을 확인할 수 있다. Multiple Interface의 약자로 해당 장치가 복합 장치일 때, 몇 번째 인터페이스인지를 나타내는 식별자라고 한다.

USB Device Viewer를 확인해 보면 정확히 볼 수 있다.

InterfaceNuber가 0x02이고 InterfaceClass가 0xFF로 vendor specific인 것을 확인할 수 있다. 동일하게 가상 COM 장치도 확인해보겠다.

역시 MI_00이 붙은 것을 확인할 수 있다. USB Device Viewer로 확인해보면 아래와 같다.

python으로 serial 읽기

pico에서의 설정은 깃헙을 참조하면 된다.
printf를 호출했을 때 Serial로 받을 수 있으므로 테스트를 해봐야 한다.

import serial
import time

# 포트 설정 (COM27)
PORT = 'COM27'
BAUD = 115200

try:
    # timeout을 설정해야 장치가 응답 없을 때 무한 대기에 빠지지 않습니다.
    ser = serial.Serial(PORT, BAUD, timeout=1)
    print(f"Connected to {PORT}")

    while True:
        if ser.in_waiting > 0:  # 읽을 데이터가 있을 때만 처리
            try:
                # decode('utf-8', 'ignore')를 써야 이상한 바이트가 섞여도 안 죽습니다.
                line = ser.readline().decode('utf-8', 'ignore').strip()
                if line:
                    print(f"[LOG] {line}")
            except Exception as e:
                print(f"Read error: {e}")
        
        time.sleep(0.01)  # CPU 점유율 과다 방지

except serial.SerialException as e:
    print(f"Could not open port {PORT}: {e}")
except KeyboardInterrupt:
    print("\nStop logging.")
finally:
    if 'ser' in locals() and ser.is_open:
        ser.close()