USB Device 的Interface描述

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于 2025-03-05 15:23:41 首次发布

USB Interface（接口） 并不是 Class 层 的内容，而是属于 USB 协议栈的配置层。它是 USB 设备描述符的一部分，用于描述设备的功能和通信方式。以下是详细的解释：

1. USB Interface 的位置

USB Interface 位于 USB 描述符 中，是 USB 设备配置的一部分。USB 描述符的层次结构如下：

设备描述符（Device Descriptor）：
- 描述设备的全局信息，如厂商 ID（VID）、产品 ID（PID）、设备类（bDeviceClass）等。
配置描述符（Configuration Descriptor）：
- 描述设备的配置信息，如供电模式、接口数量等。
接口描述符（Interface Descriptor）：
- 描述设备的功能接口，如接口编号、端点数量、接口类（bInterfaceClass）等。
端点描述符（Endpoint Descriptor）：
- 描述端点的传输类型、方向、最大包大小等。
类特定描述符（Class-Specific Descriptor）：
- 描述特定类的额外信息，如 HID 报告描述符、CDC 功能描述符等。

2. USB Interface 的作用

功能划分：一个 USB 设备可以包含多个 Interface，每个 Interface 代表一种独立的功能。例如，一个复合设备可以有一个 Interface 用于键盘功能，另一个 Interface 用于鼠标功能。
通信方式：每个 Interface 定义了设备与主机之间的通信方式，包括使用的端点、传输类型（控制、中断、批量、等时）等。
驱动程序绑定：主机操作系统根据 Interface 的 Class 和 Protocol 来加载相应的驱动程序。例如，HID Class 的 Interface 会绑定 HID 驱动程序。

3. USB Interface 与 Class 的关系

Interface 描述符中的 Class 字段：
- 每个 Interface 描述符包含一个 bInterfaceClass 字段，用于指定该 Interface 的类（如 HID、CDC、MSC 等）。
- 例如，bInterfaceClass = 0x03 表示 HID 类，bInterfaceClass = 0x02 表示 CDC 类。
Class 层的作用：
- Class 层是基于 Interface 描述符的更高层次抽象，用于实现特定类的功能。
- 例如，HID 类驱动会根据 HID Interface 的描述符初始化 HID 设备，并提供 HID 报告描述符。

4. 示例：HID Interface 描述符

以下是一个 HID Interface 描述符的示例：

// HID Interface 描述符
0x09,           // bLength: 描述符长度（9 字节）
0x04,           // bDescriptorType: 接口描述符类型
0x00,           // bInterfaceNumber: 接口编号（0）
0x00,           // bAlternateSetting: 备用设置编号
0x01,           // bNumEndpoints: 使用的端点数量（1 个中断端点）
0x03,           // bInterfaceClass: 接口类代码（HID Class）
0x01,           // bInterfaceSubClass: 接口子类代码（1：Boot Interface Subclass）
0x01,           // bInterfaceProtocol: 接口协议代码（1：Keyboard）
0x00            // iInterface: 描述接口的字符串索引（无）

bInterfaceClass = 0x03 表示这是一个 HID 类接口。
bInterfaceProtocol = 0x01 表示这是一个键盘设备。

5. Zephyr 中的 USB Interface

在 Zephyr 中，USB Interface 的描述符通常通过 USB 配置 来定义。例如，定义一个 HID 设备的 Interface：

static const struct usb_if_descriptor if_descriptor = {
    .bLength = USB_IF_DESC_SIZE,
    .bDescriptorType = USB_DESC_INTERFACE,
    .bInterfaceNumber = 0,
    .bAlternateSetting = 0,
    .bNumEndpoints = 1,
    .bInterfaceClass = USB_CLASS_HID,
    .bInterfaceSubClass = USB_HID_SUBCLASS_BOOT,
    .bInterfaceProtocol = USB_HID_PROTOCOL_KEYBOARD,
    .iInterface = 0,
    .extra = &hid_descriptor,
    .extra_size = sizeof(hid_descriptor),
};