USB HID 設(shè)備類(lèi)協(xié)議入門(mén).doc

USB HID 設(shè)備類(lèi)協(xié)議入門(mén)一、應(yīng)用場(chǎng)合USB HID類(lèi)是比較大的一個(gè)類(lèi)，HID類(lèi)設(shè)備屬于人機(jī)交互操作的設(shè)備。用于控制計(jì)算機(jī)操作的一些方面，如USB鼠標(biāo)，USB鍵盤(pán)，USB游戲操縱桿，USB觸摸板，USB軌跡球、電話撥號(hào)設(shè)備、VCR遙控等等設(shè)備。另外，使用HID設(shè)備的一個(gè)好處就是，操作系統(tǒng)自帶了HID類(lèi)的驅(qū)動(dòng)程序，而用戶無(wú)需去開(kāi)發(fā)很麻煩的驅(qū)動(dòng)程序，只要直接使用API調(diào)用即可完成通信。所以很多簡(jiǎn)單的USB設(shè)備，喜歡枚舉成HID設(shè)備，這樣就可以不用安裝驅(qū)動(dòng)而直接使用。二、USB HID類(lèi)可采用的通信管道所有的HID設(shè)備通過(guò)USB的控制管道（默認(rèn)管道，即端點(diǎn)0）和中斷管道與主機(jī)通信。表1、USB HID規(guī)范定義的HID設(shè)備可用端點(diǎn)管道要求說(shuō)明控制(端點(diǎn)0)必須傳輸U(kuò)SB描述符、類(lèi)請(qǐng)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(shè)備到主機(jī)的輸入數(shù)據(jù)中斷輸出可選傳輸從主機(jī)到設(shè)備的輸出數(shù)據(jù)控制管道主要用于以下3個(gè)方面： 接收/響應(yīng)USB主機(jī)的控制請(qǐng)示及相關(guān)的類(lèi)數(shù)據(jù) 在USB主機(jī)查詢時(shí)傳輸數(shù)據(jù)（如響應(yīng)Get_Report請(qǐng)求等） 接收USB主機(jī)的數(shù)據(jù)中斷管道主要用于以下兩個(gè)方面： USB主機(jī)接收USB設(shè)備的異步傳輸數(shù)據(jù) USB主機(jī)發(fā)送有實(shí)時(shí)性要求的數(shù)據(jù)給USB設(shè)備從USB主機(jī)到USB設(shè)備的中斷輸出數(shù)據(jù)傳輸是可選的，當(dāng)不支持中斷輸出數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，USB主機(jī)通過(guò)控制管道將數(shù)據(jù)傳輸給USB設(shè)備。三、與USB HID設(shè)備有關(guān)的描述符HID設(shè)備的描述符除了5個(gè)USB的標(biāo)準(zhǔn)描述符（設(shè)備描述符、配置描述符、接口描述符、端點(diǎn)描述符、字符串描述符，見(jiàn)百合電子工作室的另一篇文章：USB開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)USB命令（請(qǐng)求）和USB描述符）外，還包括3個(gè)HID設(shè)備類(lèi)特定描述符：HID描述符、報(bào)告描述符、實(shí)體描述符。除了HID的三個(gè)特定描述符組成對(duì)HID設(shè)備的解釋外，5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)描述符中與HID設(shè)備有關(guān)的部分有： 設(shè)備描述符中bDeviceClass、bDeviceSubClass和bDeviceProtocol三個(gè)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(shè)備符是一個(gè)啟動(dòng)設(shè)備（Boot Device，一般對(duì)PC機(jī)而言才有意義，意思是BIOS啟動(dòng)時(shí)能識(shí)別并使用您的HID設(shè)備，且只有標(biāo)準(zhǔn)鼠標(biāo)或鍵盤(pán)類(lèi)設(shè)備才能成為Boot Device。如果為0則只有在操作系統(tǒng)啟動(dòng)后才能識(shí)別并使用您的HID設(shè)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(jìn)制）含義0NONE1鍵盤(pán)2鼠標(biāo)3255保留下面分別對(duì)這3個(gè)HID設(shè)備類(lèi)特定描述符進(jìn)行說(shuō)明。1、HID描述符HID描述符關(guān)聯(lián)于接口描述符，因而如果一個(gè)設(shè)備只有一個(gè)接口描述符，則無(wú)論它有幾個(gè)端點(diǎn)描述符，HID設(shè)備只有一個(gè)HID描述符。HID設(shè)備描述符主要描述HID規(guī)范的版本號(hào)、HID通信所使用的額外描述符、報(bào)表描述符的長(zhǎng)度等。表2所示為HID描述符的結(jié)構(gòu)：表3、USB HID類(lèi)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(zhǎng)度（以字節(jié)為單位）1bDescriptorType1常量描述符種類(lèi)（此處為0x21即HID類(lèi)描述符）2bcdHID2數(shù)字HID規(guī)范版本號(hào)（BCD碼），采用4個(gè)16進(jìn)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(guó)家的識(shí)別碼（BCD碼）（見(jiàn)表3）5bNumDescritors1數(shù)字支持的附屬描述符數(shù)目6bDescriptorType1常量HID相關(guān)描述符的類(lèi)型，取值見(jiàn)表57wDescriptorLength2數(shù)字報(bào)告描述符總長(zhǎng)度9bDescriptorType1常量用于識(shí)別描述符類(lèi)型的常量，使用在有一個(gè)以上描述符的設(shè)備10wDescriptorLength2數(shù)字描述符總長(zhǎng)度，使用在有一個(gè)以上描述符的設(shè)備表4、HID硬件目的國(guó)家識(shí)別碼識(shí)別碼（十進(jìn)制）國(guó)家和地區(qū)識(shí)別碼（十進(jìn)制）國(guó)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(guān)描述符類(lèi)型定義描述符類(lèi)型值HID相關(guān)描述符類(lèi)型0x21HID描述符0x22報(bào)表描述符0x23實(shí)體描述符2、報(bào)告描述符HID設(shè)備的報(bào)告描述符比較復(fù)雜也比較難理解。報(bào)告描述符的語(yǔ)法不同于USB標(biāo)準(zhǔn)描述符，它是以項(xiàng)目（items）方式排列而成，無(wú)一定的長(zhǎng)度。HID的報(bào)告描述符已經(jīng)不是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的描述某個(gè)值對(duì)應(yīng)某個(gè)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(dòng)程序提供parser解釋器來(lái)對(duì)描述的設(shè)備情形進(jìn)行重新解釋?zhuān)M(jìn)而組合生成出本HID硬件設(shè)備獨(dú)特的數(shù)據(jù)流格式，所以我覺(jué)得可以把它理解為“報(bào)告描述符腳本語(yǔ)言”更為貼切。我們使用“報(bào)告描述符”專(zhuān)用腳本語(yǔ)言，讓用戶來(lái)自己定義他們的HID設(shè)備都有什么數(shù)據(jù)、以及這些數(shù)據(jù)各個(gè)位（bit）都有什么意義。有關(guān)報(bào)告描述符的詳細(xì)信息可參考USB HID協(xié)議，USB協(xié)會(huì)提供了一個(gè)HID描述符編輯工具稱作HID Descriptor Tool，用它可方便生成我們的報(bào)告描述符。3、實(shí)體描述符實(shí)體描述符被用來(lái)描述設(shè)備的行為特性。實(shí)體描述符是可選的描述符，HID設(shè)備可以根據(jù)其本體的設(shè)備特性選擇是否包含實(shí)體描述符。表5所示為HID的實(shí)體描述符結(jié)構(gòu)。表6、HID實(shí)體描述符的結(jié)構(gòu)偏移量域大小說(shuō)明0bDesignator1用來(lái)指定本體的哪一部分影響項(xiàng)目（含義見(jiàn)表6）1bFlags1位指定標(biāo)志位04：Effort位57：Qualifier（含義見(jiàn)表7）表7、bDesignator取值含義表bDesignator取值含義bDesignator取值含義0x00無(wú)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(wú)名指表8、Qualifier取值含義Qualifier取值含義Qualifier取值含義0x00無(wú)0x04其中之一0x01右0x05中間0x02左0x06保留0x03兩者同時(shí)0x07保留四、USB HID類(lèi)命令（請(qǐng)求）HID設(shè)備類(lèi)特定的命令（請(qǐng)求）有6個(gè)，它們分別是Get_Report、Get_Idle、Get_Protocol、Set_Report、Set_Idle和Set_Protocol。HID類(lèi)請(qǐng)求（命令）數(shù)據(jù)包格式如表8所示：表9、HID類(lèi)請(qǐng)求（命令）包格式偏移量域大小說(shuō)明0bmRequestType1HID設(shè)備類(lèi)請(qǐng)求特性如下：位7：0從USB HOST到USB設(shè)備1從USB設(shè)備到USB HOST位65：01請(qǐng)求類(lèi)型為設(shè)備類(lèi)請(qǐng)求位40：0001請(qǐng)求對(duì)象為接口（interface）因而，針對(duì)HID的設(shè)備類(lèi)請(qǐng)求，僅僅10100001和00100001有效1bRequest1HID類(lèi)請(qǐng)求（參考表9）2wValue2高字節(jié)說(shuō)明描述符的類(lèi)型（參考表5），而低字節(jié)為非0值時(shí)被用來(lái)選定實(shí)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(qǐng)求的數(shù)據(jù)段長(zhǎng)度表10、HID類(lèi)請(qǐng)求數(shù)值HID類(lèi)請(qǐng)求描述符注釋0x01GET_REPORT0x02GET_IDLE0x03GET_PROTOCOL僅僅適應(yīng)于支持啟動(dòng)功能的HID設(shè)備（Boot Dev