在USB中USB HOST 是通过各种描述符来识别设备的,有 设备描述符,接口描述符,端点描述符,字符描述符,报告描述符

USB HID 设备是通过报告来传送数据的,报告有:输入报告 和 输出报告
输入报告:是设备发送给主机的,例如 usb鼠标将鼠标移动和鼠标点击的信息返回给电脑,键盘将按键数据返回给电脑。
输出报告:是主机发送给USB设备的,例如键盘上的数字键盘锁定灯和大写字母锁定灯等。报告是一个数据包,里面包含的是所要传送的数据。
输入报告是通过中断输入端点输入的。
报告描述符:是描述一个报告以及报告里面的数据是用来干什么的。通过它,USB HOST 可以 分析出报告里面的数据所要表达的意思。
 
USB电气特性
标准USB使用4根线:5V电源线(VBus),差分数据线负(D-),差分数据线正(D+),地(GND)
USB线缆及插头插座
USB设备的插入检测机制
USB主机如何检测到设备插入的那?首先在USB集线器的每个下游端口的D+和D-上,分别接上一个15K的下拉电阻,而在USB设备端,在D+
或者D-上接上1.5K的上拉电阻,高速设备接在D+上,低俗设备上拉接在D-上。这样当有设备插入到集线器时,就将差分数据线上的一条拉高了,集线器检测到这个状态后,它就报告给USB主控制器,这样就检测到设备插入了。
USB设备的枚举过程
usb主机检测到USB设备插入后,就要对设备进行枚举了。枚举的作用就是从设备是那个读取一些信息,知道设备是什么样的设备,如果通信,这样主机就可以根据这些信息假造合适的驱动程序。调试USB设备,很重要的一点就是USB枚举过程,只要枚举成功了,那就成功一大半了。
USB的一种传输模式---控制传输
这种传输在USB中是非常重要的,它保证数据的正确性,在设备的枚举过程中都是控制传输。
控制传输分为三个过程:1.建立过程;2可选的数据过程;3状态过程。
建立过程都是由USB主机发起,它开始于一个Setup令牌包,后面紧跟着一个DATA0包,如果是控制输入传输,那么数据过程就是输入数据;如果控制输出传输,那么数据过程就是输出数据。数据过程之后是状态过程。状态过程刚好与数据过程的数据传输放喜爱那个相反。
首先:主机检测到USB设备插入后,就会先对设备进行复位,复位后,USB主机就会对地址为0的设备发送获取设备描述符的标准请求。所有的USB设备在总线复位后其地址都为0,这样主机就可以跟那些刚刚插入的设备通过地址0通信,
获取玩设备描述符后,主机就会获取配置描述符9个字节, 主机获取到配置描述符后,根据里面的配置集合总长度,在获取配置结合。配置集合包括配置描述符,接口描述符,端点描述符等。
USB的描述以及各种描述符之间的依赖关系
 
 
 
一个USB设备只有一个设备描述符--N1配置描述符 -----N个接口描述符--------N个端点描述符:定义了端点的大小和类型
                                                        N2配置描述符
                                                        N3配置描述符
                                                        。。。
主机获取描述符时,1获取设备描述符->2获取配置描述符
设备描述符记录的信息有:设备所使用的USB协议版本号,设备类型,端点0的最大包大小,厂商ID(VID)和产品ID(PID),设备版本号,厂商字符串索引,产品字符串索引,设备序列号索引,可能的配置数。
配置的描述符主要记录的信息有:配置所包含的接口数,配置的编号,供电方式马事发支持远程唤醒,电流需求量
接口描述符:只要记录接口编号,接口的端点数,接口所使用的类子类协议。
端点描述符:端点号,方向,端点的传输类型,最大包长度,查询时间间隔。
字符串描述符:提供一些方便人们查阅的信息不是必须的。
USB总线上传输数据以包为基本单位。一个包被分成不同的域。根据不同类型的包,所包含的域是不一样的,但是不通的包有共同的特点,就是同步域开始紧跟着一个包标识符PID,最终以包结束符EOP来结束这个包。
包标识符PID是用来标识一个包的类型。它总共有8位,其中USB协议使用的只有4位,PID0~PID3 另外4位PID4~PID7是PID0~PID3的取反用来检验PID。USB协议规定了4类包,
令牌包PID1~0 为01,
数据包PID1~0为11
握手包PID1~0为10
特殊包PID1~0为00不同类的包又分成几种具体的包。
令牌包:用来启动一次USB传输。输出,输入,建立和帧起始。
 
 
 
 

设备描述符:一个设备只有一个设备描述符

typedef struct _USB_DEVICE_DESCRIPTOR_
{
    BYTE        bLength,
    BYTE        bDescriptorType,
    WORD      bcdUSB,
    BYTE        bDeviceClass,
    BTYE        bDeviceSubClass,
    BYTE        bDeviceProtol,
    BYTE        bMaxPacketSize0,
    WORD      idVenderI,
    WORD      idProduct,
    WORD      bcdDevice,
    BYTE        iManufacturer,
    BYTE        iProduct,
    BYTE        iSerialNumber,
    BYTE        iNumConfiguations
}USB_DEVICE_DESCRIPTOR;

bLength : 描述符大小.固定为0x12.
bDescriptorType : 设备描述符类型.固定为0x01.
bcdUSB : USB 规范发布号.表示了本设备能适用于那种协议,如2.0=0200,1.1=0110等.

bDeviceClass : 类型代码(由USB指定)。当它的值是0时,表示所有接口在配置描述符里,并且所有接口是独立的。当它的值是1到FEH时,表示不同的接口关联的。当它的值是FFH时,它是厂商自己定义的.
bDeviceSubClass : 子类型代码(由USB分配).如果bDeviceClass值是0,一定要设置为0.其它情况就跟据USB-IF组织定义的编码.
bDeviceProtocol : 协议代码(由USB分配).如果使用USB-IF组织定义的协议,就需要设置这里的值,否则直接设置为0。如果厂商自己定义的可以设置为FFH.
bMaxPacketSize0 : 端点0最大分组大小(只有8,16,32,64有效).

idVendor : 供应商ID(由USB分配).

idProduct : 产品ID(由厂商分配).由供应商ID和产品ID,就可以让操作系统加载不同的驱动程序.

bcdDevice : 设备出产编码.由厂家自行设置.

iManufacturer : 厂商描述符字符串索引.索引到对应的字符串描述符. 为0则表示没有.
iProduct : :产品描述符字符串索引.同上.
iSerialNumber : 设备序列号字符串索引.同上.
bNumConfigurations : 可能的配置数.指配置字符串的个数
                                                        
 
 
 
配置描述符:配置描述符定义了设备的配置信息,一个设备可以有多个配置描述符
typedef struct _USB_CONFIGURATION_DESCRIPTOR_
{
    BYTE      bLength,
    BYTE      bDescriptorType,
    WORD    wTotalLength,
    BYTE      bNumInterfaces,
    BYTE      bConfigurationValue,
    BYTE      iConfiguration,
    BYTE      bmAttributes,
    BYTE      MaxPower
}USB_CONFIGURATION_DESCRIPTOR;

bLength : 描述符大小.固定为0x09.
bDescriptorType : 配置描述符类型.固定为0x02.
wTotalLength : 返回整个数据的长度.指此配置返回的配置描述符,接口描述符以及端点描述符的全部大小.
bNumInterfaces : 配置所支持的接口数.指该配置配备的接口数量,也表示该配置下接口描述符数量.
bConfigurationValue : 作为Set Configuration的一个参数选择配置值.
iConfiguration : 用于描述该配置字符串描述符的索引.
bmAttributes : 供电模式选择.Bit4-0保留,D7:总线供电,D6:自供电,D5:远程唤醒.
MaxPower : 总线供电的USB设备的最大消耗电流.以2mA为单位.
 
 
接口描述符:接口描述符说明了接口所提供的配置,一个配置所拥有的接口数量通过配置描述符的bNumInterfaces决定
typedef struct _USB_INTERFACE_DESCRIPTOR_
{
    BYTE      bLength,
    BYTE      bDescriptorType,
    BYTE      bInterfaceNumber,
    BYTE      bAlternateSetting,
    BYTE      bNumEndpoint,
    BYTE      bInterfaceClass,
    BYTE      bInterfaceSubClass,
    BYTE      bInterfaceProtocol,
    BYTE      iInterface
}USB_INTERFACE_DESCRIPTOR;

bLength : 描述符大小.固定为0x09.
bDescriptorType : 接口描述符类型.固定为0x04.
bInterfaceNumber: 该接口的编号.
bAlternateSetting : 用于为上一个字段选择可供替换的位置.即备用的接口描述符标号.
bNumEndpoint : 使用的端点数目.端点0除外.
bInterfaceClass : 类型代码(由USB分配).
bInterfaceSubClass : 子类型代码(由USB分配).
bInterfaceProtocol : 协议代码(由USB分配).
iInterface : 字符串描述符的索引
 
端点描述符:USB设备中的每个端点都有自己的端点描述符,由接口描述符中的bNumEndpoint决定其数量
typedef struct _USB_ENDPOINT_DESCRIPTOR_
{
    BYTE        bLength,
    BYTE        bDescriptorType,
    BYTE        bEndpointAddress,
    BYTE        bmAttributes,
    WORD      wMaxPacketSize,
    BYTE        bInterval
}USB_ENDPOINT_DESCRIPTOR;

bLength : 描述符大小.固定为0x07.
bDescriptorType : 接口描述符类型.固定为0x05.
bEndpointType : USB设备的端点地址.Bit7,方向,对于控制端点可以忽略,1/0:IN/OUT.Bit6-4,保留.BIt3-0:端点号.
bmAttributes : 端点属性.Bit7-2,保留.BIt1-0:00控制,01同步,02批量,03中断.
wMaxPacketSize : 本端点接收或发送的最大信息包大小.
bInterval : 轮训数据传送端点的时间间隔.对于批量传送和控制传送的端点忽略.对于同步传送的端点,必须为1,对于中断传送的端点,范围为1-255.
字符串描述符:其中字符串描述符是可选的.如果不支持字符串描述符,其设备,配置,接口描述符内的所有字符串描述符索引都必须为0
typedef struct _USB_STRING_DESCRIPTION_
{
    BYTE      bLength,
    BYTE      bDescriptionType,
    BYTE      bString[1];
}USB_STRING_DESCRIPTION;

bLength : 描述符大小.由整个字符串的长度加上bLength和bDescriptorType的长度决定.
bDescriptorType : 接口描述符类型.固定为0x03.
bString[1] : Unicode编码字符串.