USB中的描述符详解[二]

USB描述符的分类与介绍

USB的符述符分为几类？有人可能会答：设备描述符、配置描述符、接口描述符、端点描述符、字符串描述符等。但这里说的不是这样的。上面的几类描述符属于USB标准描述符。另外还有HID描述符和Hub描述符。所以分类是这样的：
1. 标准描述符
            1) 设备描述符
             2) 配置描述符
             3) 字符串描述符
             4) 接口描述符
             5) 端点描述符
             6) 设备限定描述符
             7) 其他速率配置描述符
2. HID描述符
3. Hub描述符

1.5 端点描述符

端点描述符用于指出USB端点的特性，包括其所支持的传输类型、传输方向等信息。USB中规定，端点0没有端点描述符，其余端点必须包含端点描述符。端点描述符由6个字段组成，共7个字节。其格式如下：

 各字段含义：
 bLength：用于表示端点描述符的长度，固定为7字节，即0x07。
 bDescriptorType：用于表示接口描述符的类型值，固定为0x05。
 bEndpointAddress：用于表示端点的端点号以及端点的数据传输方向。第七位表示端点的数据传输方向，0表示OUT数据传输，1表示IN数据传输；第0～位表示端点号，例如001B表示端点1、010B表示端点2；其余位均保留，必须置0。
 bmAttributes：用于表示端点的特性。其中第0位和第1位表示端点的数据传输类型，00B表示控制传输、01B表示同步传输、10B表示块传输、11B表示中断传输；如果是同步传输，第2位和第3位表示同步类型，00B表示非同步、01B表示异步、10B表示自适应、11B表示同步；第4、5位表示端点的用法类型，00B表示数据端点、01B表示显示反馈端点、10B表示隐匿反馈端点、11B保留。其余位保留。
 wMaxPacketSize：用于表示端点所支持最大数据包的长度。其中第0～10位表示数据包的长度，第11位和12位指出每小帧最多传输的事务数，其余位均保留，必须置0。
 bInterval：用于指定端点数据传输的访问间隔。低速中断端点，取值范围为10～255，对应的访问间隔为10～255ms；对于全速中断端点，取值范围为1～255，对应的访问间隔为1～255ms；对于其他端点，可以参阅USB相关协议。

1.6 设备限定描述符

设备限定描述符用于指定另一传输速率下该设备的总体信息，如果高速USB设备既需要采用高速传输又需要全速传输，则它必须支持设备限定描述符(Device_Qualifier)。设备限定描述符包含9个字段，长度固定为10个字节。其格式如下：

 各字段含义：
 bLength：用于表示设备限定描述符的长度，为固定值0x0a。
 bDescriptorType：用于表示设备限定描述符的类型值，固定为0x06。
 bcdUSB：用于表示USB设备及其描述符所遵循的USB规范版本，以BCD码的形式表示，其值必须在版本2.0以上。
 bDeviceClass：用于表示USB设备所属的设备类。该字段值在1～0xFE之间的时候，表示为USB定义的某个设备类，如0x03表示HID设备类。当为0时，表示USB设备的各个接口互相独立，分别属于不同的设备类，在接口描述符中会进一步说明。当为0xFF时，表示该设备为供应商自定义的。
 bDeviceSubClass：用于表示USB设备所采用的设备类协议，它对USB设备类进行了更详细的定义。例如，对于前面的HID设备类，只有一个子类代码0x01。而对于显示设备类(0x04)子类代码0x01表示CRT显示器、0X02表示平面显示器、0x03表示3D显示器。当bDeviceClass=0时，该字段也必须为0；当该字段为0xFF时，表示由供应商自定义的设备子类。
 bDeviceProtocol：用于表示USB设备所采用的设备类协议，其值和bDeviceClass及bDevcieSubClass的值有关。当该字段为0时，表示不使用任何设备协议。如果该USB设备属于某个设备类和设备子类，则应该继续指明所采用的设备类协议。当该字段为0xFF时，表示由供应商自定义设备类协议。
 bMaxPacketSize0：用于表示USB设备端点0支持最大数据包的长度，它以字节为单位。对于低速USB设备，bMaxPacketSize0为8，对于全速USB设备，bMaxPacketSize0为8、16、32或64；对于高速USB设备bMaxPacketSize0为64。
 bNumConfigurations：表示USB设备另一个速率所支持的配置数。
 bReserved：保留项，要置0。

1.7 其他速率配置描述符

其他速率配置描述符用于指定另一传输速率下该设备的配置信息，如果高速USB设备既需要采用高速传输又需要全速传输，则它必须支持其他速率配置描述符。其他速率配置描述符包含8个字段，长度固定为9个字节。其格式如下：

 各字段含义：
 bLength：描述符的长度，固定为0x09。
 bDescriptorType：描述符类型，固定为0x07。
 wTotalLength：用于表示其他速率配置信息的总长度，包括配置描述符、接口描述符、端点描述符、设备类定义描述符和供应商自定义描述符的总和。
 bNumInterfaces：用于表示其他速率配置所支持的接口数。
 bConfigurationValue：用于表示其他速率配置值。
 iConfiguration：用于指出配置字符串描述符的索引值，具体字符串的内容在字符串描述符中定义。如果没有配置字符串，可以置0。
 bmAttributes：用于表示配置特性。它量按位寻址的，第6位置1表示使用总线电源；第5位置1表示支持远程唤醒功能；该字段的其他位均保留，一般来说，第0～4位应该置0，第7位应该置1。

 bMaxPower：用于表示USB设备运行时所需要消耗的总线电流，单位以2mA为基准。USB设备可以从USB总线上获得最大电流为500mA，因此该字段的最大值为250。

 

2 HID描述符

USB设备中有一大类就是HID设备，即Human Interface Devices，人机接口设备。这类设备包括鼠标、键盘等，主要用于人与计算机进行交互。它是USB协议最早支持的一种设备类。HID设备可以作为低速、全速、高速设备用。由于HID设备要求用户输入能得到及时响应，故其传输方式通常采用中断方式。
在USB协议中，HID设备的定义放置在接口描述符中，USB的设备描述符和配置描述符中不包含HID设备的信息。因此，对于某些特定的HID设备，可以定义多个接口，只有其中一个接口为HID设备类即可。
当定义一个设备为HID设备时，其设备描述符应为：

 其接口描述符应该：

             bInterfaceClass=0x03

另外（接口描述符）：
对无引导的HID设备，子类代码bInterfaceSubClass应置0，此时bInterfaceProtocol无效，置零即可。即为：

            bInterfaceClass=0x03
            bInterfaceSubClass=0
            bInterfaceProtocol=0

对支持引导的USB设备，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：

            bInterfaceClass=0x03
            bInterfaceSubClass=1
            bInterfaceProtocol=1或2

HID设备支持USB标准描述符中的五个：设备描述符、配置描述符、接口描述符、端点描述符、字符串描述符。除此之外，HID设备还有三种特殊的描述符：HID描述符、报告描述符、物理描述符。一个USB设备只能支持一个HID描述符，但可以支持多个报告描述符，而物理描述符则可以有也可以没有。

2.1 HID描述符

HID描述符用于识别HID设备中所包含的额外描述符，例如报告描述符或物理描述符等。其格式如下：

 各字段含义：

bLength：HID描述符长度。
bDescriptorType：HID描述符类型，值为0x21。
bcdHID：HID设备所遵循的HID版本号，为4位16进制的BCD码数据。1.0即0x0100，1.1即0x0101，2.0即0x0200。
bCountryCode：HID设备国家/地区代码。
bNumDescriptor：HID设备支持的其他设备描述符的数量。由于HID设备至少需要包括一个报告描述符，故其值至小为0x01。
bDescriptorType：HID描述符附属的类别描述符长度。
bDescriptorType/wDescriptorLength：可选字段，用于表示HID描述符附属的类别描述符类型及长度。
2.2 报告描述符
HID设备的报告描述符是一种数据报表，主要用于定义HID设备和USB主机之间的数据交换格式，HID设备报告描述符的类型值为0x22。
报告描述符使用自定义的数据结构，用于传输特定的数据包。例如对于键盘，需要在数据包中指明按键的值，报告描述符把这些数据打包发给主机，主机对发来的数据进行处理。它有四个组成部分，其格式如下：

 各字段含义：
bSize：占用两个位，指示数据部分，即[data]字段的长度，00b表没有数据字节，01b表只有一个数据字节，10b表示有两个数据字节，11b表有4个数据字节。
bType：数据项类型，用于指明数据项的类型。00b主数据类型，01b全局数据类型，10b局部数据类型，11b保留。
bTag：数据项标签，用于指明数据项的功能。报告描述符需要包含的数据项标签有：输入输出数据项标签、用法数据项标签、用法页数据项标签、逻辑最小和最大值数据项标签、报告大小数据项标签以及报告计数数据项标签。
[data]：数据字节，随着前面bSize定义的大小而变化。

2.3 物理描述符

HID设备的物理描述符主要用于报告物理设备的激活信息，其类型值为0x23,它是可选的，对大部分设备不需要使用此描述符。