驱动开发之USB设备基本概念
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一、USB设备由3个功能模块组成，USB总线接口、USB逻辑设备和功能单元：
- USB总线接口：USB设备中的串行接口引擎SIE
- USB逻辑设备：被USB系统软件看作是一个端点的集合
- 功能单元：被客户软件看作是一个接口的集合
二、从设备架构的角度来看，USB设备由一些配置、接口和端点组成，即一个USB设备对应一个设备描述符，它可以含有一个或多个配置，每个配置可以含有一个或多个接口，每个接口可以含有若干个端点。其中配置和接口是对USB设备功能的抽象，而实际的数据传输是由端点完成，在USB枚举时必须指明其采用的配置和接口；
三、USB设备使用各种描述符来说明其设备架构，比如设备描述符、配置描述符、接口描述符、端点描述符、字符串描述符，它们通常被保存在USB设备的固定程序中；
1 设备描述符：代表一个USB设备，有一个或多个配置组成，它用于说明设备的总体信息并指明所含配置的个数，一个USB设备只能有一个设备描述符；
1 struct usb_device_descriptor 2 { 3 _ _u8 bLength; //描述符长度 4 _ _u8 bDescriptorType; //描述符类型编号 5 6 _ _le16 bcdUSB; //USB版本号 7 _ _u8 bDeviceClass; //USB分配的设备类code 8 _ _u8 bDeviceSubClass;// USB分配的子类code 9 _ _u8 bDeviceProtocol; //USB分配的协议code 10 _ _u8 bMaxPacketSize0; //endpoint0最大包大小 11 _ _le16 idVendor; //厂商编号 12 _ _le16 idProduct; //产品编号 13 _ _le16 bcdDevice; //设备出厂编号 14 _ _u8 iManufacturer; //描述厂商字符串的索引 15 _ _u8 iProduct; //描述产品字符串的索引 16 _ _u8 iSerialNumber; //描述设备序列号字符串的索引 17 _ _u8 bNumConfigurations; //可能的配置数量 18 } _ _attribute_ _ ((packed));
2 配置描述符：USB设备的高功耗模式和低功耗模式可分别对应一个配置，它用于说明USB设备中各个配置的特性，比如所含接口的个数；
1 struct usb_config_descriptor 2 { 3 _ _u8 bLength; //描述符长度 4 _ _u8 bDescriptorType; //描述符类型编号 5 6 _ _le16 wTotalLength; //配置所返回的所有数据的大小 7 _ _u8 bNumInterfaces; // 配置所支持的接口数 8 _ _u8 bConfigurationValue; //Set_Configuration命令需要的参数值 9 _ _u8 iConfiguration; //描述该配置的字符串的索引值 10 _ _u8 bmAttributes; //供电模式的选择 11 _ _u8 bMaxPower; //设备从总线提取的最大电流 12 } _ _attribute_ _ ((packed));
3 接口描述符：对于光驱来说，当用于文件传输时使用其大容量存储接口，当用户播放CD时使用其音频接口。接口是端点的集合，可以包含一个或多个可替换设置，用户可以在USB处于配置状态时改变当前接口所含的个数和特性，它用户说明USB设备中各个接口的特性，比如所属的设备类及其子类；
1 struct usb_interface_descriptor 2 { 3 _ _u8 bLength; //描述符长度 4 _ _u8 bDescriptorType; //描述符类型 5 6 _ _u8 bInterfaceNumber; // 接口的编号 7 _ _u8 bAlternateSetting; //备用的接口描述符编号 8 _ _u8 bNumEndpoints; //该接口使用的端点数，不包括端点0 9 _ _u8 bInterfaceClass; //接口类型 10 _ _u8 bInterfaceSubClass; //接口子类型 11 _ _u8 bInterfaceProtocol; //接口所遵循的协议 12 _ _u8 iInterface; //描述该接口的字符串索引值 13 } _ _attribute_ _ ((packed));
4 端点描述符；端点是USB设备中的实际物理单元，即USB数据传输就是主机和USB设备各个端点之间进行的。每一个端点都有唯一的端点号，每个端点所支持的数据传输方向一般而言也是确定的，即输入IN和输出OUT，利用设备地址、端点号和传输方向就可以指定一个端点。0号端点比较特殊，它有数据输入IN和数据输出OUT两个物理单元，且只能支持控制传输，所有的USB设备都必须含有一个0号端点，用作默认控制管道，USB系统软件就是利用该管道和USB逻辑设备进行配置通信的；而非0号端点必须要在配置以后才可以使用。USB设备可以含有多个非0端点，对于低速设备最多含有2个附加端点数，对于全速/高速设备最多含有15个附加端点数；
1 struct usb_endpoint_descriptor 2 { 3 _ _u8 bLength; //描述符长度 4 _ _u8 bDescriptorType; //描述符类型 5 _ _u8 bEndpointAddress; //端点地址：0～3位是端点号，第7位是方向(0-OUT,1-IN) 6 _ _u8 bmAttributes; //端点属性：bit[0:1] 的值为00表示控制，为01表示同步，为02表示批量，为03表示中断 7 _ _le16 wMaxPacketSize; //// 本端点接收或发送的最大信息包的大小 8 _ _u8 bInterval;//轮询数据传送端点的时间间隔 9 //对于批量传送的端点以及控制传送的端点，此域忽略 10 //对于同步传送的端点，此域必须为1 11 _ _u8 bRefresh; 12 _ _u8 bSynchAddress; 13 } _ _attribute_ _ ((packed));
5 字符串描述符：说明一些专用信息，比如制造商的名称、设备的序列号，它的内容已Unicode的形式给出，可以被客户软件所读取，字符串描述符是可选的；
1 struct usb_string_descriptor 2 { 3 _ _u8 bLength; //描述符长度 4 _ _u8 bDescriptorType; //描述符类型 5 6 _ _le16 wData[1]; 7 } _ _attribute_ _ ((packed));
四、USB端点分类：一个USB端点只能向一个方向传输数据（从主机到设备(输出OUT)或从设备到主机(输入IN)），端点可被看作一个单向的管道，如果一个USB设备含有N个端点，那么该设备和主机通信时就可以使用N条管道，且端点的类型决定了管道中数据的传输类型，比如中断端点对应中断管道，那么该管道只能进行中断传输；
1 控制端点Control：控制对USB设备的不同部分访问，通常用作配置设备、获取设备信息、发送命令到设备或获取设备状态报告；
2 中断端点Interrupt：每当主机向USB设备请求数据时，中断端点以固定的速率传送小量数据，比如USB鼠标、键盘；
3 批量端点Bulk：用来传送大量数据，若数据量太大可以分包传送，必须保证不能有任何数据丢失的情况，但不保证在特定时间范围内完成传输，比如打印机、USB网络设备等；
4 等时端点Isochronous：用来传送大量数据，可以允许数据丢失，但是要保证在特定时间内完成传输，比如音频、视频设备等；
五、未完待续～
