USB Interface descriptor, bAlternatesetting 理解

本文深入探讨了USB设备如何通过interface alternate setting实现动态功能切换,解释了interface descriptor及其bInterfaceNumber字段的作用,以及主机如何通过set interface命令选择不同的interface。

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  1. 正常情况下,一个USB 设备只能有一个configuration 工作, 要想动态的(on the fly)改变这个设备的功能,可以通过interface alternatesetting 来实现。

  2. interface descriptor 可以理解为一群endpoint的头文件,每一个interface代表一个功能。

  3. 例如一个设备有打印机,扫描仪,传真机三个功能,就应该有三个interface。

  4. interface descriptor的 bInterfaceNumber 是从0 开始的,代表interface的序号。

  5. 例如一个设备有两个interface, interface 1的bInterfaceNumber 就应该是0, interface 2的bInterfaceNumber 就应该是1, 如果这个时候interface 1有一个备选interface, 那么结构就应该是:
    interface1: bInterfaceNumber 0 // interface index 是 0
    bAlternativeSetting 0 // 默认interface

    interface 2:  bInterfaceNumber   1			// interface index 是 1
     					  bAlternativeSetting  0		    // 默认interface
     					  
     					bInterfaceNumber   1			// interface index 是 1
     				    bAlternativeSetting  1		    // interface 2的 备选 1
     				    
     					bInterfaceNumber   1			// interface index 是 1
     				    bAlternativeSetting  2		    // interface 2的 备选 2
    

Host 在得到这些descriptor后,可以通过setinterface 命令 动态的修改需要选择哪一个interface。

<think>嗯,用户给了一段关于USB HID描述符配置的代码,需要我帮忙解释或者介绍这部分内容。首先,我需要仔细看看这段代码的结构,了解每个字段的含义。看起来这是一个结构体的初始化,可能是在嵌入式开发或者USB设备驱动中使用的。 用户可能是在学习USB HID设备的开发,遇到了配置描述符的问题,需要理解每个字段的作用。他们可能不太清楚各个描述符之间的关系,比如配置描述符、接口描述符、端点描述符等。也有可能是在调试设备时遇到了问题,需要检查描述符是否正确设置。 首先,我要确定这个结构体是用于配置USB HID设备的描述符。USB描述符有多个层次,比如配置描述符、接口描述符、HID描述符、端点描述符等。每个描述符都有特定的字段需要设置,比如bLength表示描述符的长度,bDescriptorType表示类型,然后是各种属性。 接下来,我需要分部分解析代码。首先是config部分,属于配置描述符,里面包括头部信息、总长度、接口数量、配置值等。然后hid_itf是接口描述符,说明接口编号、端点数量、类、子类、协议等信息。hid_vendor可能是HID描述符,包含HID版本、国家代码、报告描述符长度等。hid_epin是端点描述符,设置端点地址、传输类型、最大包大小和间隔。 需要注意每个字段的取值是否正确。例如,bInterfaceClass设为USB_HID_CLASS,表明这是HID设备。bInterfaceProtocol设置为键盘协议,说明这个设备是键盘类型。端点地址可能是一个输入端点,使用中断传输方式。 用户可能想知道每个字段的具体作用,以及如何根据需求修改这些值。例如,如果需要修改报告描述符的长度,或者调整端点的轮询间隔,应该改哪里。还有可能想知道各个描述符之间的关系,比如配置描述符包含接口描述符,接口描述符又关联到端点和HID描述符。 另外,用户提到后面的语言ID描述符注释,可能在问是否需要配置这部分,或者是否有遗漏。需要指出语言ID描述符通常是在设备描述符中指定,但这段代码可能没有包含,可能需要另外定义。 最后,要确保解释清晰,帮助用户逐步理解每个部分,并确保他们能够正确配置自己的USB HID设备。可能还需要提醒常见的错误点,比如描述符长度计算错误,端点地址方向设置不对等。</think>这是一个USB HID设备配置描述符的结构体初始化代码,主要用于定义USB人机交互设备(如键盘)的通信特征。以下是对各部分的逐层解析: --- ### 一、配置描述符(Configuration Descriptor) ```c .config = { .header = { .bLength = sizeof(usb_desc_config), .bDescriptorType = USB_DESCTYPE_CONFIG }, .wTotalLength = USB_HID_CONFIG_DESC_LEN, // 配置描述符总长度 .bNumInterfaces = 0x01U, // 包含1个接口 .bConfigurationValue = 0x01U, // 配置编号为1 .bmAttributes = 0xA0U, // 总线供电,支持远程唤醒 .bMaxPower = 0x32U // 最大功耗 100mA (0x32*2mA=100mA) } ``` - **关键字段**: - `bmAttributes=0xA0`: 二进制 `10100000`,最低位为1表示总线供电,bit6为1表示支持远程唤醒 - `bMaxPower=0x32`: 十进制50,计算功耗为 $50 \times 2\text{mA} = 100\text{mA}$ --- ### 二、接口描述符(Interface Descriptor) ```c .hid_itf = { .header = { .bLength = sizeof(usb_desc_itf), .bDescriptorType = USB_DESCTYPE_ITF }, .bInterfaceNumber = 0x00U, // 接口0 .bNumEndpoints = 0x01U, // 1个端点 .bInterfaceClass = USB_HID_CLASS, // HID类设备 .bInterfaceSubClass = USB_HID_SUBCLASS_BOOT_ITF, // 支持BIOS级启动协议 .bInterfaceProtocol = USB_HID_PROTOCOL_KEYBOARD // 键盘协议 } ``` - **协议特性**: - 支持`Boot Protocol`,可在BIOS/UEFI层直接识别为键盘 - 使用`Keyboard`协议,符合USB HID规范中的键盘设备定义 --- ### 三、HID描述符(HID-Specific Descriptor) ```c .hid_vendor = { .header = { .bLength = sizeof(usb_desc_hid), .bDescriptorType = USB_DESCTYPE_HID }, .bcdHID = 0x0111U, // HID规范版本1.11 .bNumDescriptors = 0x01U, // 包含1个报告描述符 .bDescriptorType = USB_DESCTYPE_REPORT, .wDescriptorLength = USB_HID_REPORT_DESC_LEN // 报告描述符长度 } ``` - **版本信息**: - `bcdHID=0x0111` 表示遵循HID 1.11规范 - 报告描述符长度需要与实际的键盘报告描述符长度一致 --- ### 四、端点描述符(Endpoint Descriptor) ```c .hid_epin = { .header = { .bLength = sizeof(usb_desc_ep), .bDescriptorType = USB_DESCTYPE_EP }, .bEndpointAddress = HID_IN_EP, // 输入端点地址(通常为0x81) .bmAttributes = USB_EP_ATTR_INT, // 中断传输模式 .wMaxPacketSize = HID_IN_PACKET, // 最大包大小(例如8字节) .bInterval = 0x40U // 轮询间隔64ms } ``` - **传输特性**: - 中断传输(Interrupt Transfer)适合HID设备的实时性要求 - 典型键盘输入包大小为8字节(包含按键码和修饰键状态) --- ### 五、常见问题 1. **为什么需要多个描述符?** USB设备通过分层描述符定义功能: - 配置描述符 → 接口描述符 → HID描述符 → 端点描述符 2. **如何扩展功能?** 修改`bNumInterfaces`并添加新的接口描述符,例如同时实现键盘+鼠标功能 3. **描述符长度计算:** `wTotalLength`需包含所有子描述符的长度总和,错误计算会导致枚举失败 --- ### 六、语言ID描述符补充 代码末尾的注释`/* USB language ID Descriptor */`提示需要定义语言描述符,通常如下: ```c { 0x04, USB_DESCTYPE_STRING, 0x09, 0x04 } // 0x0409表示英语(美国) ``` 这个结构体完整定义了USB HID键盘设备的标准通信参数,实际开发中需配合报告描述符共同工作。
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