USB HID 設備類協(xié)議入門.doc

USB HID 設備類協(xié)議入門一、應用場合USB HID類是比較大的一個類，HID類設備屬于人機交互操作的設備。用于控制計算機操作的一些方面，如USB鼠標，USB鍵盤，USB游戲操縱桿，USB觸摸板，USB軌跡球、電話撥號設備、VCR遙控等等設備。另外，使用HID設備的一個好處就是，操作系統(tǒng)自帶了HID類的驅(qū)動程序，而用戶無需去開發(fā)很麻煩的驅(qū)動程序，只要直接使用API調(diào)用即可完成通信。所以很多簡單的USB設備，喜歡枚舉成HID設備，這樣就可以不用安裝驅(qū)動而直接使用。二、USB HID類可采用的通信管道所有的HID設備通過USB的控制管道（默認管道，即端點0）和中斷管道與主機通信。表1、USB HID規(guī)范定義的HID設備可用端點管道要求說明控制(端點0)必須傳輸USB描述符、類請求代碼以及供查詢的消息數(shù)據(jù)等中斷輸入必須傳輸從設備到主機的輸入數(shù)據(jù)中斷輸出可選傳輸從主機到設備的輸出數(shù)據(jù)控制管道主要用于以下3個方面： 接收/響應USB主機的控制請示及相關的類數(shù)據(jù) 在USB主機查詢時傳輸數(shù)據(jù)（如響應Get_Report請求等） 接收USB主機的數(shù)據(jù)中斷管道主要用于以下兩個方面： USB主機接收USB設備的異步傳輸數(shù)據(jù) USB主機發(fā)送有實時性要求的數(shù)據(jù)給USB設備從USB主機到USB設備的中斷輸出數(shù)據(jù)傳輸是可選的，當不支持中斷輸出數(shù)據(jù)傳輸時，USB主機通過控制管道將數(shù)據(jù)傳輸給USB設備。三、與USB HID設備有關的描述符HID設備的描述符除了5個USB的標準描述符（設備描述符、配置描述符、接口描述符、端點描述符、字符串描述符，見百合電子工作室的另一篇文章：USB開發(fā)基礎USB命令（請求）和USB描述符）外，還包括3個HID設備類特定描述符：HID描述符、報告描述符、實體描述符。除了HID的三個特定描述符組成對HID設備的解釋外，5個標準描述符中與HID設備有關的部分有： 設備描述符中bDeviceClass、bDeviceSubClass和bDeviceProtocol三個字段的值必須為零。 接口描述符中bInterfaceClass的值必須為0x03，bInterfaceSubClass的值為0或1，為1表示HID設備符是一個啟動設備（Boot Device，一般對PC機而言才有意義，意思是BIOS啟動時能識別并使用您的HID設備，且只有標準鼠標或鍵盤類設備才能成為Boot Device。如果為0則只有在操作系統(tǒng)啟動后才能識別并使用您的HID設備），bInterfaceProtocol的取值含義如下表所示：表2、HID接口描述符中bInterfaceProtocol的含義bInterfaceProtocol的取值（十進制）含義0NONE1鍵盤2鼠標3255保留下面分別對這3個HID設備類特定描述符進行說明。1、HID描述符HID描述符關聯(lián)于接口描述符，因而如果一個設備只有一個接口描述符，則無論它有幾個端點描述符，HID設備只有一個HID描述符。HID設備描述符主要描述HID規(guī)范的版本號、HID通信所使用的額外描述符、報表描述符的長度等。表2所示為HID描述符的結(jié)構(gòu)：表3、USB HID類描述符的結(jié)構(gòu)偏移量域大小值描述0bLength1數(shù)字此描述符的長度（以字節(jié)為單位）1bDescriptorType1常量描述符種類（此處為0x21即HID類描述符）2bcdHID2數(shù)字HID規(guī)范版本號（BCD碼），采用4個16進制的BCD格式編碼，如版本1.0的BCD碼為0x0100,版本為1.1的BCD碼為0x01104bCountryCode1數(shù)字硬件目的國家的識別碼（BCD碼）（見表3）5bNumDescritors1數(shù)字支持的附屬描述符數(shù)目6bDescriptorType1常量HID相關描述符的類型，取值見表57wDescriptorLength2數(shù)字報告描述符總長度9bDescriptorType1常量用于識別描述符類型的常量，使用在有一個以上描述符的設備10wDescriptorLength2數(shù)字描述符總長度，使用在有一個以上描述符的設備表4、HID硬件目的國家識別碼識別碼（十進制）國家和地區(qū)識別碼（十進制）國家和地區(qū)00不支持18Netherlands/Dutch01Arabic19Norwegian02Belgian20Persian (Farsi)03Canadian-Bilingual21Poland04Canadian-French22Portuguese05Czech Republic23Russia06Danish24Slovakia07Finnish25Spanish08French26Swedish09German27Swiss/French10Greek28Swiss/German11Hebrew29Switzerland12Hungary30Taiwan13International (ISO)31Turkish-Q14Italian32UK15Japan (Katakana)33US16Korean34Yugoslavia17Latin American35Turkish-F36255Reserved表5、HID相關描述符類型定義描述符類型值HID相關描述符類型0x21HID描述符0x22報表描述符0x23實體描述符2、報告描述符HID設備的報告描述符比較復雜也比較難理解。報告描述符的語法不同于USB標準描述符，它是以項目（items）方式排列而成，無一定的長度。HID的報告描述符已經(jīng)不是簡簡單單的描述某個值對應某個固定意義了，它已經(jīng)能夠組合出很多種情況，并且需要PC上的HID驅(qū)動程序提供parser解釋器來對描述的設備情形進行重新解釋，進而組合生成出本HID硬件設備獨特的數(shù)據(jù)流格式，所以我覺得可以把它理解為“報告描述符腳本語言”更為貼切。我們使用“報告描述符”專用腳本語言，讓用戶來自己定義他們的HID設備都有什么數(shù)據(jù)、以及這些數(shù)據(jù)各個位（bit）都有什么意義。有關報告描述符的詳細信息可參考USB HID協(xié)議，USB協(xié)會提供了一個HID描述符編輯工具稱作HID Descriptor Tool，用它可方便生成我們的報告描述符。3、實體描述符實體描述符被用來描述設備的行為特性。實體描述符是可選的描述符，HID設備可以根據(jù)其本體的設備特性選擇是否包含實體描述符。表5所示為HID的實體描述符結(jié)構(gòu)。表6、HID實體描述符的結(jié)構(gòu)偏移量域大小說明0bDesignator1用來指定本體的哪一部分影響項目（含義見表6）1bFlags1位指定標志位04：Effort位57：Qualifier（含義見表7）表7、bDesignator取值含義表bDesignator取值含義bDesignator取值含義0x00無0x15小指0x01手0x16頭0x02眼球0x17肩0x03眉0x18腰骨0x04眼皮0x19腰0x05耳0x1A大腿0x06鼻0x1B膝蓋0x07嘴0x1C小腿0x08上唇0x1D足0x09下唇0x1E腳0x0A顎0x1F腳跟0x0B頸0x20拇指0x0C上臂0x21大拇指0x0D手肘0x22第二指0x0E前臂0x23第三指0x0F手腕0x24第四指0x10手掌0x25小拇指0x11拇指0x26眉0x12食指0x27臉0x13中指0x280xFF保留0x14無名指表8、Qualifier取值含義Qualifier取值含義Qualifier取值含義0x00無0x04其中之一0x01右0x05中間0x02左0x06保留0x03兩者同時0x07保留四、USB HID類命令（請求）HID設備類特定的命令（請求）有6個，它們分別是Get_Report、Get_Idle、Get_Protocol、Set_Report、Set_Idle和Set_Protocol。HID類請求（命令）數(shù)據(jù)包格式如表8所示：表9、HID類請求（命令）包格式偏移量域大小說明0bmRequestType1HID設備類請求特性如下：位7：0從USB HOST到USB設備1從USB設備到USB HOST位65：01請求類型為設備類請求位40：0001請求對象為接口（interface）因而，針對HID的設備類請求，僅僅10100001和00100001有效1bRequest1HID類請求（參考表9）2wValue2高字節(jié)說明描述符的類型（參考表5），而低字節(jié)為非0值時被用來選定實體描述符。4wIndex22字節(jié)數(shù)值，根據(jù)不同的bRequest有不同的意義6wLength2該請求的數(shù)據(jù)段長度表10、HID類請求數(shù)值HID類請求描述符注釋0x01GET_REPORT0x02GET_IDLE0x03GET_PROTOCOL僅僅適應于支持啟動功能的HID設備（Boot Dev