USB的描述符详解总结剖析Word格式文档下载.docx
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0x29
人机接口类描述符(HID)
0x21
厂商定义的描述符
0xFF
4.使用的几种类
设备类DeviceClass
下表是设备类值的含义。
表2.设备的类别(bDeviceClass)
值(十进制)
值(十六进制)
说明
0x00
使用接口描述符中提供的类
2
通信类(CDC)
9
0x09
集线器类
220
0xDC
用于诊断用途的设备类
224
0xEF
混杂类型设备类
255
厂商定义的设备类
接口类InterfaceClass
下表是接口类值的含义。
表3.USB协议定义的接口类别(bInterfaceClass)
类别
音频类
人机接口类(HID)
物理类
图像类
0x07
打印机类
0x08
大数据存储类
0x0A
CDC数据类
0x0B
智能卡类
0x0D
安全类
0x0E
Video视频设备(摄像头,Class_0e&
SubClass_03&
Prot_00)
诊断设备类
0xE0
无线控制器类
混杂设备类
0xFE
特定应用类(包括红外的桥接器等)
厂商定义的设备
类的交叉与独享
在描述符中,只有设备描述符和接口描述符中会有类别之分,即只有设备和接口会分
类使用,不过有些类别的使用只需经过设备或接口的区分就可彻底清楚明白,这说明在设备类别和接口类别的定义上会有共同的类别名称。
而有些类别则是设备或接口独享的,下表是与使用设备相关的类别划分交叉或共享情况:
BaseClass
Usage
Description
00h
Device
UseclassinformationintheInterfaceDescriptors
01h
Interface
Audio
02h
Both
CommunicationsandCDCControl
03h
HID(HumanInterfaceDevice)
05h
Physical
06h
Image
07h
Printer
08h
MassStorage
09h
Hub
0Ah
CDC-Data
0Bh
SmartCard
0Dh
ContentSecurity
0Eh
Video
0Fh
PersonalHealthcare
10h
Audio/VideoDevices
DCh
DiagnosticDevice
E0h
WirelessController
EFh
Miscellaneous
FEh
ApplicationSpecific
FFh
VendorSpecific
(此表也适用于标准命令Get_Descriptor中wValue域高字节的取值含义)
【说明:
】在设备或接口分类上均可彻底分清使用的(Usage=Both),即在任一处描述符中定义即可的分清楚使用的类(Usage=Both)的基本类有:
02h-------------通信及CDC控制类;
DCh------------诊断设备类;
EFh-------------混杂设备类;
FFh-------------厂商定义的设备类。
5.标准描述符
设备描述符
表4、USB设备描述符的结构
偏移
域
Bytes
值
描述
bLength
1
数字
此描述符的字节数
bDecriptorType
常量
描述符的类型(此处应为0x01,即设备描述符)
bcdUSB
BCD码
USB版本号(BCD码)
4
bDeviceClass
设备类
设备类码:
bDeviceClass=0,表明设备类型使用接口描述符中定义的类型,且各个接口独立工作。
bDeviceClass=FFh,表明设备类是由厂商自定义的。
bDeviceClass=1~FEh,查表可得对应设备类值,该设备在不同的接口上支持不同的类。
且这些接口可能不能独立工作。
此值指出了这些接口集体的类定义。
5
bDeviceSubClass
设备子类
设备子类码:
这些码值的具体含义根据bDeviceClass域来看。
如bDeviceClass域为零,此域也须为零
如bDeviceClass域为FFH,此域的所有值保留。
6
bDevicePortocol
设备协议
协议码
这些码的值视bDeviceClass和bDeviceSubClass的值而定。
如果设备支持设备类相关的协议,此码标志了设备类的值。
如果此域的值为零,则此设备不支持设备类相关的协议,然而,可能它的接口支持设备类相关的协议。
如果此域的值为FFH,此设备使用厂商定义的协议。
7
bMaxPacketSize0
端点0的最大包大小(仅8,16,32,64
为合法值)
8
idVendor
ID
厂商标志(由USB-IF组织赋值)
10
idProduct
产品标志(由厂商赋值)
12
bcdDevice
BCD码
设备版本号(BCD码)
14
iManufacturer
索引
描述厂商信息的字符串描述符的索引值。
15
iProduct
描述产品信息的字串描述符的索引值。
16
iSerialNumber
描述设备序列号信息的字串描述符的索引值。
17
bNumConfigurations
可能的配置描述符数目
【说明1:
】当设备类型bDeviceClass=0时,说明类型将由接口描述符中定义的为准。
【说明2:
】从设备描述符表格中可知,有3个索引值:
厂商信息索引、产品信息索引、设备序列号索引,这意味着,将有3个字符串描述符为其准备。
配置描述符
配置描述符中包含了配置描述符本身的长度、所有配置信息的总长度、供电方式及远
程唤醒、供电量。
如果主机发出标准命令Get_Descriptor要求获得设备的某个配置描述符时,该配置应用的所有信息都将发给主机,它包括:
该标准配置符本身、该配置所包含的所有接口、端点描述符及设备类描述符和厂商描述符。
下表为配置描述符结构:
表8、USB配置描述符的结构
偏移量
域
大小
值
描述
0
数字
此描述表的字节数长度。
1
bDescriptorType
常量
配置描述表类型(此处为0x02)
2
wTotalLength
此配置信息的总长(包括配置,接口,端点和设备类及厂商定义的描述符),即:
将要返回的配置信息总长度。
4
bNumInterfaces
此配置所支持的接口个数
5
bCongfigurationValue
在SetConfiguration()请求中用作参数来选定此配置。
6
iConfiguration
索引
描述此配置的字串描述符的索引
7
bmAttributes
位图
配置特性:
D7:
保留(设为1)
D6:
自给电源
D5:
远程唤醒
D4..0:
保留(设为1)
一个既用总线电源又有自给电源的设备会在MaxPower域指出需要从总线取的电量。
并设置D6为1。
运行时期的实际电源模式可由GetStatus(DEVICE)请求得到。
8
MaxPower
mA
在此配置下的总线电源耗费量。
以2mA为一个单位。
【说明1:
】配置描述符也包含了个用于描述符该配置的字符串描述符索引iConfiguration,这说明将有个字符串描述符为其准备。
【说明2:
】枚举的过程可分为4个状态阶段:
接入状态阶段、缺省状态阶段、地址状态阶段、设置状态阶段,各状态阶段任务如下:
接入状态阶段-----------主机检测到新设备接入后,将复位总线(释放总线于空闲状态)。
缺省状态阶段-----------主机利用0x00地址访问新接入的设备,读取部分描述符后,会分配个设备地址。
地址状态阶段-----------主机再次复位总线,然后用新分配的地址获取设备所有的描述符。
设置状态阶段-----------主机根据设备的描述符,会对设备作些相关的配置。
【说明3:
】bCongfigurationValue-----------USB设备的配置值。
用于存放主机执行SetConfiguration命令的设置值。
当主机发送GetConfiguration命令时,设备将向主机返回1个字节的配置值。
然而,USB设备处于不同的状态时,对GetConfigration的请求也有不同的响应:
1.>
在枚举阶段,若设备处于地址状态时,对GetConfigration的请求返回为0;
2.>
在枚举阶段,若设备处于默认状态(缺省状态)时,对GetConfigration的请求视为无效;
3.>
在枚举阶段,若设备处于配置状态时,对GetConfigration的请求将返回bConfigurationValue字段的值(该值可能是配置描述符的默认值,也可能是USB主机的设置值,这要看在执行GetConfigration命令前是否执行了SetConfigration命令)。
因为主机要执行SetConfigration命令,所以bCongfigurationValue的默认值没什么用。
实际上主机给bCongfigurationValue赋值后,bCongfigurationValue值就充当配置描述符的编号,用以区分不同的配置,因为一个设备可能有多个配置。
接口描述符
USB设备的接口,并不指物理接口,更确切的说应该是“功能接口“,是个赋予特定功能逻辑概念,
是由一组物理端点为实现这一特定功能而凝聚的集合。
//定义标准的接口描述符结构
typedefstruct_INTERFACE_DESCRIPTOR_STRUCT
{
BYTEbLength;
//接口描述符的字节数大小
BYTEbDescriptorType;
//接口描述符的类型编号
BYTEbInterfaceNumber;
//接口的编号
BYTEbAlternateSetting;
//可替换的接口描述符编号。
实际就是接口的描述符的编号。
BYTEbNumEndpoints;
//该接口使用的端点数,不包括端点0
BYTEbInterfaceClass;
//接口类
BYTEbInterfaceSubClass;
//接口子类
BYTEbInterfaceProtocol;
//接口遵循的协议
BYTEiInterface;
//描述该接口的字符串索引值
}INTERFACE_DESCRIPTOR_STRUCT,*pINTERFACE_DESCRIPTOR_STRUCT;
】接口描述符中用到接口编号bInterfaceNumber,以区分在同一配置下的不同的接口。
同时还有该接口描述符的索引iInterface,这意味着将为其准备准备一个字符串描述符。
】接口描述符中有一项:
可替换的接口描述符编号bAlternateSetting,表示对某一接口进行描述的描述符编号。
虽然,USB设备的配置与配置描述符是一一对应的,即一个配置只能由一个配置描述来描述它,但一个接口却允许有多种描述符来描述它,尽管接口描述符的编号还是唯一一个。
说白了就是:
一个接口有唯一的一个接口编号,但一个接口却可以有多个不同的描述符编号,而这些不同的接口描述符的编号值就是bAlternateSetting。
所以,通过bInterfaceNumber可以选定一个唯一的接口,然后再通过bAlternateSetting选择想要的对该接口的描述。
主机通过GetInterface可以获取当前正在使用的接口及接口描述,通过SetInerface可以选定某接口及其使用的描述符。
端点描述符
端点是设备与主机之间进行数据传输的逻辑接口,除配置使用的端点0(控制端点,一般一个设备只有一个控制端点)为双向端口外,其它均为单向。
端点描述符描述了数据的传输类型、传输方向、数据包大小和端点号(也可称为端点地址)等。
每个设备必须要有一个默认的控制型端点,地址为0,它的数据传输为双向,而且没有专门的描述符,只是在设备描述符中定义了它的最大包长度。
主机通过此端点向设备发送命令,获得设备的各种描述符的信息,并通过它来配置设备。
//定义标准的端点描述符结构
typedefstruct_ENDPOINT_DESCRIPTOR_STRUCT
BYTEbLegth;
//端点描述符字节数大小
//端点描述符类型编号
BYTEbEndpointAddress;
//端点地址及输入输出属性
BYTEbmAttributes;
//端点的传输类型属性
WORDwMaxPacketSize;
//端点收、发的最大包大小
BYTEbInterval;
//对周期性端点的访问间隔
}ENDPOINT_DESCRIPTOR_STRUCT,*pENDPOINT_DESCRIPTOR_STRUCT;
】端点的传输类型字节bmAttributes,描述了该端点的传输特性:
0~1bit定义了传输类型---------00=控制传输、01=同步传输、10=批量传输、11=中断传输。
】周期端点的访问周期字节bInterval,定义了该端点被主机的访问周期,此域值对于批量传输和控制传输毫无意义。
对于同步传输,其值必须为1,即1ms为标准的同步帧周期。
对于中断传输,该值为1~255,即1ms~255ms。
字符串描述符
字符串描述符是一种可选的USB标准描述符,描述了如制商、设备名称或序列号等信息。
如果一个设备无字符串描述符,则其它描述符中与字符串有关的索引值都必须为0。
字符串使用的是Unicode编码。
字符串描述符是用字符的形式描述设备、配置、接口、端点等信息。
字符串描述符以一种格式2类符值的方式存在:
1.>
显示语言的字符串描述符-----------该字符串描述符表明了设备支持哪几种语言。
显示信息的字符串描述符-----------用于描述具体的信息。
标准的字符串描述符的格式为:
表9.字符串描述符
偏移量
域
大小
值
描述
此描述表的字节数(bString域的数值N+2)
描述符类型(此处应为0x03)
2~N
Strings
N
字符串
显示语言的字符串描述符与显示信息的字符串描述符的区别在于Strings项的不同,对于显示语言的字符串描述符来说Strings项由多个wLANGID[n]数组元素组成,每个wLANGID[n]是一个双字节的代表语言的ID值。
而对于显示信息的字符串描述符而言,Strings则是描述信息后的一组UNICODE编码。
为什么会出现这两种情况,原因在于访问字符串描述符的过程,主机请求访问某个字符串描述符的步骤分成两步:
第一步:
获取语言信息---------------首先主机向设备发送标准请求命令Get_Descriptor,其参数为:
描述符类型=字符串描述符,字符串的索引值=0,语言=0,这样设备将返回显示语言的字符串描述符,从而主机知道了设备能支持哪些语言。
第二步:
主机根据自已需要的语言,再次向设备发出标准请求命令Get_Descriptor,其参数为:
描述符类型=字符串描述符,字符串索引值=目标字符串索引值,语言=目标语言。
这次设备将返回目标已经明确的显示信息的字符串描述符。
】只有字符串描述符的长度不是固定的,其长度为N+2,其中N代表Strings项的字节数,2代表字符串描述符的bLength、bDescritorType所占的两个字节。
设备类描述符之HID描述符
在USB协议中,HID设备的描述符没有划作为标准的描述符,而是作为一类设备单独划分出来进行
描述,以设备类的方式来描述它。
所以,描述它的格式用设备类描述符。
HID设备的信息在设备描述符和配置描述符中都不包含,而是包含在接口描述符中,所以在使用HID设备时,其设备描述符中的相关项应定义如下:
bDeviceClass=0;
bDeviceSubClass=0;
bDeviceProtocol=0;
其接口描述符应该:
bInterfaceClass=0x03
另外,对无引导的HID设备,其接口描述符中子类代码bInterfaceSubClass应置0,此时bInterfaceProtocol无效,置零即可。
即为:
bInterfaceSubClass=0
bInterfaceProtocol=0
对支持引导的USB设备,其接口描述符中子类代码bInterfaceSubClass应置1,此时bInterfaceProtocol可以为1或2,1表示键盘接口,3表示鼠标接口。
其参考设置如下:
bInterfaceSubClass=1
bInterfaceProtocol=1或2
下面是HID设备类描述符:
】HID设备类描述符并不是说仅用这一个描述符就可描述清楚这类设备,而是指HID设备除包含所有的标准描述符外,还需这个HID设备来补充描述。
也就是说,在使用一般的设备时,只需使用标准的描述符就可描述清楚,而若使用HID设备时,除了要使用全部的标准的描述符外还需HID描述符来补充描述。
同时,从HID描述符中看出,它还将引出HID的报告描述符,在此不讲述。
可以这么说,设备类描述符是作为一个对标准描述进行补充描述的描述符。
6.描述符的编号及索引
一个USB设备只能拥有一个设备描述符,故设备描述符不需要编号。
但设备描述符通常会提供设
备最基本的文字描述信息,通常包含厂商、设备、产品的信息,故它拥有3个字符串描述符的索引,这3个索引将指向3个字符串描述,分别描述厂商信息、产品信息、设备序列号信息。
简言之,设备描述符指示了设备有几种配置,及厂商、产品、设备序列号的字符串描述符索引。
配置描述符提供了相应的配置参数和查找参数:
配置描述符编号bCongfigurationValue、配置
描述符的字符串描述符的索引。
接口描述提供了该接口的应用参数和查找参数:
接口编号bInterfaceNumber、接口描述符编号
bAlternateSetting、该接口描述符对应的字符串描述符的索引。
4.>
字符串描述符是对各描述符所需的字符信息描述的实现,每个描述符所需的字符信息描述的索
引都将对应一个字符串描述符。
但通常都不那么做,而是把所有的字符描述的实现都写在一个总的字符串描述符中,即字符串描述符的bStrings项,它们之间用索引来区分。
7.描述符的获取
获取描述符的命令格式
命令码CmdCode=GetDescriptor,格式如下:
bmRequestType
bRequest
wValue
wIndex
wLength
0x80
0x60
类型和索引
0或语言ID
描述符长度
wValue-----------其高字节wValue_H指明要获取的描述符类型(实际只有3种类型:
设备描述符类型、配置
描述符类型、字符串描述符类型),低字节wValue_L指明目标描述符的索引,然而wValue_L
的值只对配置描述符和字符串描述符有效,而对设备描述符无效。
wIndex-----------只对字符串描述符有意义,对其它描述符时该值为0.。
当然对于字符串描述符时,其值也
可为0,表示要获取“显示语言的字符串描述符”,若为其它值则代表了确定的语言ID,
即表明要获取指定了语言的“显示信息的字符串描述符”。
wLength--------主机要求的返回的描述符长度。
如果wLength大于实际的描述符长度,则以实际描述符长度
为准;
如果wLength小于实际描述符长度,则以wLength值为
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