USB2.0协议学习笔记---描述符

时间:2023-03-08 16:18:54

 USB设备描述符

字段名 长  度(字节)  地址偏移 含           义
bLenth   1  0  描述符长度
bDescriptorType   1  1 描述符类型 (这里为 1)
bcdUSB   2  2 USB规范版本号(BCD码) 
bDeviceClass   1  4 类代码 
bDeviceSubClass   1  5 子类代码 
bDeviceProtocol  1  6 协议代码 
bMaxPackSize0   1  7 端点0最大支持数据包长度 
idVendor   2  9 供应商ID 
idProduct   2  11 产品ID 
bcdDevice   2  13 设备版本号(BCD码) 
iManufacturer   1  14 供应商字符串描述索引 
iProduct   1  15 产品字符描述字符串索引 
iSerialNumber   1  16 产品序列好描述符索引 
bNumConfigurations   1  17 所支持的配置数 

bLenth :该描述符的长度,单位字节一般USB设备描述符都是固定的18字节即0x12;

bDescriptorType :描述符种类代码。USB设备描述符为0x01;

bcdUSB :USB协议版本,采用BCD编码如2.0就是0x0200,但是USB是小端结构,因此实际就是 【0x00 ,0x20】

bDeviceClass: 设备类代码,大多数是0而在接口描述符中的bInterfaceClass中指定该接口实现的功能,注意的是当bDeviceClass为0时,bDeviceSubClass也必须为0;

bDeviceSubClass :配合bDeviceClass代码决定,USB标准定义。

bDeviceProtocol:设备所使用类的协议,如果没有定义类就为0 ,字段为0xFF表示使用自定义协议

bMaxPackSize0 :端点0的最大包长,最小是8,因为枚举过程,第一次获取设备描述符只会读取一次,因此需要在这个包中包含USB设备描述符的长度

idVendor:厂商ID VID,需要交保护费申请。

idProduct :产品ID PID由厂商自己定义。通常主机会根据VID和PID来加载本地或源的驱动程序。

bcdDevice :设备版本号,也采用BCD码,同理USB协议版本号。

iSerialNumber :设备序列号字符串索引值。

bNumConfigurations :设备有多少种配置,大部分USB设备就只有一个配置

USB配置描述符

需要注意的是在有些时候,配置描述符中会包含接口描述符,特殊类描述符,端点描述符等信息,并在主机枚举请求设备配置描述符时一起返回给主机,不能单独返回给主机。

字段名  长  度 (字 节)  地址偏移量      含义
bLenth  1 0 配置描述符长度
bDescriptorType 1 1 配置描述符类型
wTotalLength 2 2 配置信息总长度
bNumInterfaces 1 4 配置接口数
bConfigurationValue 1 5 配置值
iConfiguration 1 6 字符串描述符索引值
bmAttributes 1 7 配置特性
bMaxPower 1 8 最大电流(2mA为单位)

bLenth :该描述符长度

bDescriptorType:描述符类型,配置描述符为0x02

wTotalLength:表示整个配置描述符的总长度,包括配置描述符,接口描述符,类特殊描述符和端点描述符。

bNumInterfaces:配置支持的接口数

bConfigurationValue:每个配置都有一个标识值。

iConfiguration:配置描述符索引。

bmAttributes:描述特性 D7保留,D6辨识供电方式,为1表示自供电的,否则是总线供电,D5标识是否支持远程唤醒(1),D4-D0保留。

bMaxPower:总线供电时的最大电流,如值为100则最大电流为200mA。

USB接口描述符

 字 段 名   长 度 (字节)  地址偏移     含  义   
bLenth 1 0 描述符的长度
bDescriptorType 1 1 描述符的类型
bInterfaceNumber 1 2 接口号
bAlterateSetting 1 3 可替换设置值
bNumEndpoint 1 4 端点0以外的端点数
bInterfaceClass 1 5 类代码
bInterfaceSubClass 1 6 子类代码
bInterfaceProtocol 1 7 协议代码
iInterface 1 8 字符串描述符索引值

bLenth: 描述符的长度。

bDescriptorType: 描述符的类型(接口描述符为4)

bInterfaceNumber:  表示该接口的编号,用在配置有多个接口,每个接口有唯一放入编号,从0 开始编号。

bAlterateSetting:接口的备用编号,规则同上。一般不用

bNumEndpoint:该接口使用的端点数,不包括端点0。即如果为0 就只有控制端点

bInterfaceClass:接口使用的类

bInterfaceSubClass:接口使用的子类

bInterfaceProtocol:接口使用的协议。三个一起定义了设备的功能,鼠标键盘就只需要改协议部分就可以。其他两个都是HID类

iInterface:接口字符串描述符的索引值。

USB端点描述符

域  大小(字节) 偏移
bLenth 1 0
bDescriptorType 1 1
bEndpointAddress 1 2
bmAttributes 1 3
wMaxPackSize 2 4
bInterval 1 6

bLenth: 该描述符的长度(字节)

bDescriptorType: 该描述符的类型(0x05)

bEndpointAddress:端点的地址,D7表示端点的传输方向,为1则为输入,为0则为输出,D3-D0为端点号,其他位没有用。

bmAttributes:一个字节的属性描述字节,D1~D0表示端点传输类型,0 为控制传输,1为等时传输,2为批量传输,3为中断传输。如果为等时传输,D3-D2表示等时传输的类型,0表示无同步,1为异步,2为适配,3为同步;D5-D4辨识用途,0为数据端点,1为反馈端点,2为暗反馈端点,3保留;D7-D6保留。但是如果不是同步传输则只用到D1-D0其他位全部保留。

wMaxPackSize:该端点支持的最大数据长度,对于低速和全速设备而言,D10-D0表示数据包最大长,其他位未用,对于高速设备D12-D11表示每个帧的附件传送次数,具体参考USB标准协议。

bInterval:表示该端点的查询时间,对于中断传输表示查询的帧间隔数;对于其他传输方式参考USB标准协议。

 类特殊描述符

有些设备还需要有类特殊描述符,这里拿HID设备举例,HID设备的特殊描述符如下

大小 偏移 说明
bLenth 1 0 描述符长
bDescriptorType 1 1 描述符类型
bcdHID 2 2 HID 协议版本
bCountryCode 1 4 国家代码
bNumDescriptors 1 5 下级描述符数量
bDescriptorType 1 6 下级描述符类型
bDescriptorLength 2 7 下级描述符长度
bDescriptorType 1 9 下级描述符的类型(可选)
wDescriptorLength 2 10 下级描述符的长度(可选)
... ... ... ...

类比前面描述符的作用这里只需要记一下一下几个字段的意义:

bcdHID:为 HID设备的版本,用BCD码表示,两个字节,如下表示版本为1.10

bCountryCode:  国家代码(这个用在特殊情况下 比如键盘,美式键盘等)。

bNumDescriptors:下级描述符的数量,在HID设备中至少有一个是报告描述符。

bDescriptorType:HID报告描述符为0x22.

bDescriptorLength:对应描述符的大小

因为下级描述符至少有一个因此,HID类描述至少是10个字节,底下就是一个HID描述符的例子。

    0x09,         /* bLength: HID Descriptor size */
HID_DESCRIPTOR_TYPE, /* bDescriptorType: HID */
0x10, /* bcdHID: HID Class Spec release number */
0x01,
0x00, /* bCountryCode: Hardware target country */
0x01, /* bNumDescriptors: Number of HID class descriptors to follow */
0x22, /* bDescriptorType */
CUSTOMHID_SIZ_REPORT_DESC,/* wItemLength: Total length of Report descriptor */
0x00,

看了这么多,现在我对USB协议的理解是这样的:USB设备可以理解为一个类,描述符就是这个类的属性,而枚举过程就是host主动请求调用,获取属性的方法,从而知道这个类的属性,其余在主机和设备数据交换过程的处理细节就是设备类的方法,我们实现一个USB设备就是在定义设备属性和定义方法接口的过程,只是定义属性需要了解到以上USB标准中的这些规则(profile),同时枚举过程的一些操作就是必须要实现的接口,其余的部分就要看我们的设备,设计出来支持的操作有哪些,选择的实现了,好了暂时就这些,后面还有一部分概念需要学习,待续。。。

参考:《圈圈教你玩USB(第二版)》

2019-06-02 11:39:57