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# Nucleo-32でUSBキーボードデバイスを構築する概要手順

## 目的

Nucleo-32をPCから通常のUSBキーボードとして認識させ、ボタン押下などをトリガにして、指定したキー入力を自動実行します。

動作例：

```text
Nucleoボタン押下
↓
Win + R
↓
cmd
↓
echo Hello World
↓
コマンドプロンプトに Hello World を表示
```

---

## 重要な前提

Nucleo-32の基板上USBコネクタは、基本的に **ST-LINK用** です。

そのため、このUSBにPCを接続しても、ターゲットMCUがUSBキーボードとして認識されるわけではありません。

USBキーボード化するには、ターゲットMCU側のUSB信号線をPCへ接続する必要があります。

---

## 1. 対象ボードの確認

まず、使用しているNucleo-32の型番を確認します。

例：

```text
NUCLEO-F042K6
NUCLEO-L432KC
NUCLEO-G431KB
```

確認ポイント：

| 項目 | 確認内容 |
|---|---|
| MCU型番 | STM32の型番 |
| USB Device機能 | USB FS / USB Device対応の有無 |
| USBピン | D+ / D- のピン |
| ピン引き出し | ヘッダやパッドから配線可能か |

USB Device機能がないMCUでは、この方式は使用できません。

---

## 2. ハードウェア接続

外付けUSBコネクタ、またはUSBブレイクアウト基板を使用します。

代表的な接続：

```text
USB D- -> PA11 / USB_DM
USB D+ -> PA12 / USB_DP
USB GND -> GND
USB 5V -> 必要に応じてVBUS検出ピン
```

注意点：

- ST-LINK用USBとは別に配線する
- D+ / D-を逆接続しない
- GNDを必ず共通にする
- VBUS sensing設定と実配線を合わせる

---

## 3. Ubuntu / PlatformIO環境準備

PlatformIOをインストールします。

```bash
python3 -m pip install --user platformio
pio --version
```

ST-LINKの書き込み権限で失敗する場合は、udev rulesを設定します。

```bash
curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/platformio/platformio-core/develop/platformio/assets/system/99-platformio-udev.rules | sudo tee /etc/udev/rules.d/99-platformio-udev.rules
sudo service udev restart
sudo usermod -a -G dialout $USER
sudo usermod -a -G plugdev $USER
```

設定後、ログアウト・ログインします。

---

## 4. PlatformIOプロジェクト作成

例として `NUCLEO-L432KC` の場合です。

```bash
mkdir nucleo32_usb_keyboard
cd nucleo32_usb_keyboard
pio project init --board nucleo_l432kc
```

`platformio.ini` 例：

```ini
[env:nucleo_l432kc]
platform = ststm32
board = nucleo_l432kc
framework = stm32cube
upload_protocol = stlink
debug_tool = stlink
```

使用ボードに応じて `board` 名を変更します。

---

## 5. STM32CubeMXでUSB HIDを生成

CubeMXで対象Nucleo-32を選択し、以下を設定します。

```text
USB Device / USB_OTG_FS : Device有効
USB_DEVICE Middleware : HID Class有効
USB Clock : 48MHz設定
VBUS sensing : 実配線に合わせて設定
```

コード生成後、PlatformIOプロジェクトへ以下を移植します。

```text
Core/Src
Core/Inc
USB_DEVICE/App
USB_DEVICE/Target
Middlewares/ST/STM32_USB_Device_Library
```

---

## 6. HIDをKeyboard用に変更

CubeMX標準のHIDはMouse扱いの場合があるため、`usbd_hid.c` を修正します。

主な修正内容：

```text
HID Report DescriptorをKeyboard用に変更
bInterfaceClass = 0x03
bInterfaceSubClass = 0x01
bInterfaceProtocol = 0x01
Report Descriptorサイズを63に設定
```

これにより、PC側からHIDキーボードとして認識されます。

---

## 7. キー送信処理を実装

`main.c` にHIDレポート送信用の処理を追加します。

基本的な送信データは8バイトです。

```text
[0] 修飾キー
[1] 予約
[2] キーコード1
[3] キーコード2
[4] キーコード3
[5] キーコード4
[6] キーコード5
[7] キーコード6
```

例：

```c
extern USBD_HandleTypeDef hUsbDeviceFS;

#define MOD_LGUI 0x08

static void HID_SendKey(uint8_t modifier, uint8_t keycode)
{
uint8_t report[8] = {0};

report[0] = modifier;
report[2] = keycode;

USBD_HID_SendReport(&hUsbDeviceFS, report, sizeof(report));
HAL_Delay(30);

memset(report, 0, sizeof(report));
USBD_HID_SendReport(&hUsbDeviceFS, report, sizeof(report));
HAL_Delay(30);
}
```

---

## 8. Hello World入力シーケンス

ボタン押下時に以下の流れを実行します。

```text
Win + R
cmd
Enter
echo Hello World
Enter
```

実装イメージ：

```c
while (1)
{
if (HAL_GPIO_ReadPin(B1_GPIO_Port, B1_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
{
HAL_Delay(50);

HID_SendKey(MOD_LGUI, 0x15); // Win + R
HAL_Delay(700);

HID_TypeString("cmd");
HID_TypeChar('\n');
HAL_Delay(1500);

HID_TypeString("echo Hello World");
HID_TypeChar('\n');

HAL_Delay(3000);
}
}
```

---

## 9. ビルドと書き込み

```bash
pio run
pio run -t upload
```

書き込みはST-LINK用USB経由で実施します。

---

## 10. 動作確認

1. ST-LINK経由でファームを書き込む
2. ターゲットMCU側USB信号線をPCへ接続する
3. PCでHIDキーボードとして認識されることを確認する
4. Nucleoのボタンを押す
5. コマンドプロンプトに `Hello World` が表示されることを確認する

---

## 11. トラブルシュート要点

| 症状 | 主な確認点 |
|---|---|
| PCに認識されない | D+ / D-配線、GND、USB 48MHz、VBUS設定 |
| Mouseとして認識される | HID DescriptorがMouse用のまま |
| 文字が化ける | US配列 / JIS配列の違い |
| 最初のキーが入力されない | USB認識完了前に送信している |
| ボタンなしで入力される | GPIO Pull-up / Pull-down設定 |

---

## 12. 推奨開発ステップ

```text
1. PlatformIOでLチカ確認
2. CubeMX生成のUSB HIDを移植
3. PCにHIDデバイスとして認識されるか確認
4. HID DescriptorをKeyboard用に変更
5. 1文字だけ送信
6. 文字列送信
7. Win + R → cmd → echo Hello Worldを実装
8. ボタン押下時のみ実行にする
```

---

## まとめ

Nucleo-32でUSBキーボード化するには、以下が必須です。

```text
MCUがUSB Device対応
USB D+ / D-にアクセス可能
USB 48MHzクロック設定が正しい
ST-LINK用USBとは別にターゲットUSBを配線
HID DescriptorをKeyboard用に変更
```

この条件を満たせば、Ubuntu + PlatformIO + STM32Cube構成でUSB HIDキーボードを実装できます。

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