USB——设备请求和描述符

 描述符（descriptor）是一个数据结构，使主机了解设备的格式化信息。每一个描述符可能包含整个设备的信息，或是设备中的一个组件。所有的USB外围设备，都必须对标准的USB描述符作出响应。

    在检测设备的期间，主机使用控制传输来要求设备传回描述符。表1列出了描述符的类型。在检测设备的过程中，要求的描述符首先是整个设备，然后是每一个设置配置，每一个设置配置的接口，最后是每一个接口的断点。

表1 标准描述符类型

 

描述符类型

说明

是否需要

Device

设备

是

Device_qualifier

 

只有同时支持全速与高速的设备才需要，其它设备不允许

Configuration

配置

是

Other_speed_configuration

 

只有同时支持全速与高速的设备才需要，其它设备不允许

Interface

接口

是

Endpoint

端点

否，如果设备只使用端点0

String

字符串

否，选择性的描述文字

Interface_power

 

否。支持接口层级的电源管理

 

    每一个设备只能有一个设备描述符，设备描述符包含整个设备的信息，以及设备支持的配置号码。

    每一个设备会有一个或多个配置描述符，来包含设备的电源管理使用，以及设置配置所支持的接口号码。每个接口描述符有0个或多个端点描述符，来包含与端点通信所需的信息。没有端点描述符的接口，仍然可以使用通信用的控制端点。

    当设备接收到一个配置描述符的要求，应该传回该配置描述符以及所有该配置的接口、端点以及其他附属描述符，来达到所要求的字节数目。

    同时支持全速与高速的设备，还支持两个额外的描述符：device_qualifier与other_speed_configuration，这两个额外的描述符与其他附属描述符，包含了使用非目前选择的速度时的设备行为。字符串描述符用来储存厂商或设备名称等文字，其他描述符可以储存这些字符串描述符的索引值。之极可以使用get_descriptor要求，来读取这些字符串描述符。

    USB2.0规范新增了一个interface_power描述符，该功能使得除了设备层级外，接口层级也能够启用电源管理。每一个描述符都包含有一个数值，来描述其描述符的类型。表2列出了USB和HID规范所定义的数值。此数值的位7永远是0，位6和位5用来识别描述符的类型（00h是标准，01h是类别，02h是厂商，03h是保留），位4到位0则用来识别描述符。

表2 描述符的数值

 

类型

数值（十六进制）

描述符

标准

（standard）

01

device

02

configuration

03

String

04

Interface

05

Endpoint

06

Device_qualifier

07

Other_speed_configuration

08

Interface_power

类别

（class）

21

HID

29

Hub

HID类别特定

22

Report

23

physical

 

每一个描述符包含有数个字段，大部分的字段使用前置名称（prefix），来指出该字段的格式与内容。例如：

b表示该字段为一个字节的长度；

w表示两个字节的长度；

bm表示位映射，即字节中的每一位都对应不同的含义；

bcd表示BCD码；

i表示索引或是指针（index）；

id表示标志符（identifier）。

 

n        设备描述符

    设备描述符是在设备连接时，主机第一个读取的描述符，包含了主机需要从设备读取的基本信息。设备描述符有14个字段，如表3所示。依照功能来分，设备描述符的字段包含了描述符本身、设备、配置以及类别4大类。

表3 设备描述符

 

位移

十进制

字段

大小

（字节）

数值

说明

0

bLength

1

数字

描述符大小（字节）

1

bDescriptorType

1

常数

常数Device（01h）

2

bcdUSB

2

BCD

USB规范版本号码

4

bDeviceClass

1

类别

类别码

5

bDeviceSubclass

1

子类别

子类别码

6

bDeviceProtocol

1

协议

协议码

7

bMaxPacketSize(0)

1

数字

端点0的最大信息包大小

8

idVendor

2

ID

厂商ID

10

idProduct

2

ID

产品ID

12

bcdDevice

2

BCD

设备版本号码

14

iManufacturer

1

索引值

制造者的字符串描述符的索引值

15

iProduct

1

索引值

产品的字符串描述符的索引值

16

iSerialNumber

1

索引值

序号的字符串描述符的索引值

17

bNumConfigurations

1

数字

可能配置的数目

 

 

n        Device_qualifier描述符

    同时支持全速与高速的设备，必须有一个device_qualifier描述符。当设备转换速度的时候，设备描述符中的某些字段可能改变。Device_qualifier描述符储存当前不适用的速度的字段数值。设备描述符与device_qualifier描述符中的字段数值，视所选择的速度来做交替。

表4 device_qualifier描述符

 

位移

十进制

字段

大小

（字节）

数值

说明

0

bLength

1

数字

描述符大小（字节）

1

bDescriptorType

1

常数

常数Device_qualifier（06h）

2

bcdUSB

2

BCD

USB规范版本号码

4

bDeviceClass

1

类别

类别码

5

bDeviceSubclass

1

子类别

子类别码

6

bDeviceProtocol

1

协议

协议码

7

bMaxPacketSize(0)

1

数字

端点0的最大信息包大小

8

bNumConfigurations

1

数字

可能配置的数目

9

Reserved

1

0

保留

 

n        配置描述符

    在读取设备描述符后，主机可以读取该设备的配置、接口以及端点描述符。每一个设备都至少有一个配置描述符，用来描述该设备的特性与能力。通常一个设置配置就已经足够，不过多用途或模式的设备可以支持多个设置配置，在同一时间只能有一个作用。

    每一个设置配置都需要一个描述符，此描述符包含设备中的电源使用以及支持的接口数目。每一个配置描述符都有附属的描述符，包含一个或多个接口描述符，以及选择性的端点描述符。

配置描述符有8个字段，如表5所示，在许多设置配置中，有些字段并不使用。

表5 配置描述符

 

位移

十进制

字段

大小

（字节）

数值

说明

0

bLength

1

数字

描述符大小（字节）

1

bDescriptorType

1

常数

常数configuration（02h）

2

wTotalLength

2

数字

此配置传回的所有数据大小（字节）

4

bNumInterfaces

1

数字

此配置支持的接口数目

5

bConfigurationValue

1

数字

Set_configuration与get_configuration要求的标识符

6

iConfigurtion

1

索引值

此配置的字符串描述符的索引值

7

bmAuributes

1

位图

自身电源/总线电源以及远程唤醒设置

8

MaxPower

1

mA

需要总线电源，标识法为（最大mA/2）

 

2       bNumInterfaces：此配置支持的接口数目，最小值是1；

2       bmAuributes：如果设备是自身电源，位6 = 1；位6 = 0 表示此配置是总线供电。如果设备支持远程唤醒（remote wakeup）特性，位5 = 1。如果总线无作用超过3ms，USB必须进入挂起（suspend）状态，如果在挂起状态的设备被主机要求，支持远程唤醒特性（并且启用）的设备可以要求主机重新通信。

2       MaxPower：指定设备所需的总线电流，以mA为单位。此字段等于所需电流的一半，例如设备需要200mA，则MaxPower取100mA。最大的允许电流500mA，如果主机发现所要求的电流无法得到，则会拒绝设置设备的配置。

n        Other_speed_configuration描述符

同时支持全速与高速的设备，必须有一个Other_speed_configuration描述符。此描述符的结构与配置描述符相同，唯一的差别是other_speed_configuration描述符描述的是当设备是在非作用中速度时的配置，Other_speed_configuration描述符与设备配置描述符相同。

表6 other_speed_configuration描述符

 

位移

十进制

字段

大小

（字节）

数值

说明

0

bLength

1

数字

描述符大小（字节）

1

bDescriptorType

1

常数

常数other_speed_configuration（07h）

2

wTotalLength

2

数字

此配置传回的所有数据大小（字节）

4

bNumInterfaces

1

数字

此配置支持的接口数目

5

bConfigurationValue

1

数字

Set_configuration与get_configuration要求的标识符

6

iConfigurtion

1

索引值

此配置的字符串描述符的索引值

7

bmAuributes

1

位图

自身电源/总线电源以及远程唤醒设置

8

MaxPower

1

mA

需要总线电源，标识法为（最大mA/2）

 

n        接口描述符

    接口表示被设备的特性或功能所使用的端点、配置的接口描述符，包含该接口所支持的端点信息。

每一个设置配置必须支持一个接口，对许多设备来说，一个接口就已经足够，不过一个设置配置，可以同时又多个作用中的接口。每一个接口有它自己的接口描述符，此接口所支持的所有端点又各有一个附属描述符。

如果一个设备拥有同时多个作用中接口的设置配置，它就是一个复合设备，主机会为每一个接口，加载一个驱动程序。

    一个设置配置可以支持多个互不相关的接口，改变接口比改变设置配置容易。主机使用set_interface来要求一个接口，并且以get_interface要求来读取目前接口的号码。每一个接口都有它自己的接口描述符与附属描述符。

表7 接口描述符

 

位移

十进制

字段

大小

（字节）

数值

说明

0

bLength

1

数字

描述符大小（字节）

1

bDescriptorType

1

常数

常数interface（04h）

2

bInterfaceNumber

1

数字

识别此接口的数字

3

bAlternateSetting

1

数字

用来选择一个替代设置的数值

4

bNumEndpoints

1

数字

除了端点0外，支持的端点数量

5

bInterfaceClass

1

类别

类别码

6

bInterfaceSubclass

1

子类别

子类别码

7

bInterfaceProtocol

1

协议

协议码

8

iInterface

1

索引值

此接口的字符串描述符的索引值

 

n        端点描述符

    每一个指定在接口描述符内的端点，都有一个端点描述符。断掉0没有端点描述符，因为每一个端点都必须支持断点0。设备描述符包含最大信息包大小的信息，而端点描述符则是定义端点的其他信息。

表8 端点描述符

 

位移

十进制

字段

大小

（字节）

数值

说明

0

bLength

1

数字

描述符大小（字节）

1

bDescriptorType

1

常数

常数endpoint（05h）

2

bEndpointAddress

1

端点

端点数目与方向

3

bmAttributes

1

数字

支持的传输类型

4

wMaxPacketSize

2

数字

支持的最大信息包大小

6

bInterval

1

数字

最大延迟/轮询时距/NAK速率

 

2       bEndpointeAddress：包含端点的数目与方向，位0-3是端点的数目，低速设备最多可以有3个端点（编号0-2），全速与高速设备可以有16个端点9编号0-15）。位7是端点方向，0表示out，1表示in，Ignored表示双向（控制传输）。位4 – 6不使用，必须是0。

2       bmAttributes：位1和0指定端点支持的传输类型：00表示控制传输，01表示实时传输，10表示批量传输，11表示中断传输。如果是端点0，默认是控制传输。USB2.0使用位2-5作为全速与高速的实时端点。位3和位2指定一个同步类型：00是没有同步（no synchronization），01是异步（asynchronous），10是adaptive，11是同步的。位5和位4指定使用类型：00是数据端点（data endpoint），01是反馈端点（feedback endpoint），10是隐含反馈数据端点（implicit feedback data endpoint），11保留。如果是非实时端点，位2-位5必须是0。所有的位6与位7必须是0。

n        字符串描述符

字符串描述符包含描述的文字，USB规范定义了制造者、产品、序号、配置以及接口的字符串描述符，字符串描述符是选择性的，设备可以支持额外的字符串描述符。

表9 字符串描述符

 

位移

十进制

字段

大小

（字节）

数值

说明

0

bLength

1

N+2

描述符大小（字节）

1

bDescriptorType

1

常数

常数STRING(03h)

2

bString

不定

数字

如果是字符串描述符0，此字段是一个1个或更多语言标识符码的数组。如果是其他的字符串描述符，此字段是一个Unicode字符串

 

 

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转自：http://blog.sina.com.cn/s/blog_98ee3a930100wh9w.html

 

1. USB协议定义了一个8字节的标准设备请求，主要用在设备的枚举过程中。这个8字节的数据是在控制传输的建立通过默认控制端点0发出的。

下图是标准的设备请求结果

 

现在分别的说明各个域；

（1）bmRequestType域

    这个在上面的图表中已经说明的很详细了。

（2）bRequest域

    这个域标识特别的请求。bmRequestType域的Type啦可修改此域的含义。本说明仅定义Type 字位为 0即标准设备请求时bRequest域值的含义

（3）wValue域

    此域用来传送当前请求的参数，随请求不同而变

（4）wIndex域 

（5）wLength域

    这个域表明第二阶段的数据传输长度。传输方向由bmRequstType域的Direction位指出。wLength域为0则表明无数据传输。在输入请求下，设备返回的数据长度不应多于wLength，但可以少于。在输出请求下，wLength指出主机发出的确切数据量。如果主机发送多于wLength的数据，设备做出的响应是无定义的。

2.标准的USB请求

        

3.USB描述符

4.设备描述符

  设备描述表给出了USB设备的一般信息。这包括对设备及所有设备配置起全程作用的信息。一个USB设备只能有一个设备描述表。

 

5.配置描述符

   配置描述表给出了一设备配置的信息，描述表包括一个bConfigurationValue域，在SetConfiguration( )请时被用作参数来设置所需配置。

   此描述表给出了此配置下的接口数，每个接口可能独立操作。比如，一个ISDN设备可能配置有两个接口，每个都提供64KB/S的有独立数据源与数据接收者的双向通道在另一个配置下ISDN可能表现为单个接口，将两个通道合成一个128KB/S的双向通道。

当主机发出请求要得配置描述表时，所有相关接口与端节点的描述表都被返回。

   一个USB设备有一个或多个配置。每个配置只有一个或多个接口。而每个接口又有0个或多个端节点。在一个配置下，一个端节不会在接口之间共享，除非端节点被同一个接口的不同设置使用。在不同配置端节点，可无此限制。

一个配置好后，设备可支持对配置的有限调整，如果一个接口有备选设置，在配置好后可选择不同设置。表8-8是标准配置描述表。

 

6.接口描述符

   此描述表在一个配置内给出一个接口的信息。如果一个配置支持不止一个接口，端节点的描述表会跟在接口描述表后被返回，接口描述表总是作为配置描述表的一部分被返回。接口描述不可直接用SetDescription ( )和GetDescriptor ( )存取。

   一个接口可能包含备选设置，以使得端节点或他们的特性在设备配置好以后能改变。一个接口的缺省设置总是可选设置。SetInterface ( )与GetInterface ( )用来选择与返回选择了的接口设置。

   可选的接口设置使得部分的设备配置能在其它接口进行操作的情况下改变。如果一个配置对于它的一个或多个接口有备选设置，每一设置包括一个独立接口描述表和相关结点。

   如果一个设备配置支持单个接口，并此接口有两个可选设置，配置描述表返回以后会紧跟着返回bInterfaceNumber与bAlternateSetting域皆为0的第一个设置的接口描述表及相关的结点描述表，而随之后是另一个设置接口描述表与结点描述表。第二个接口描述表的bInterfaceNumber域也应为0，但bAlternate Setting域应为1。

   如果一个接口仅使用节点0，则接口描述表以后就不再返回节点描述表，并且此接口表示的是一个请求接口，它使用连在节点0上的缺省通道。在这种情况下bNumberEndpoints域应被设置成0。

 

7.端点描述符

  每个接口使用的结点都有自己的描述表，此描述表被主机用来决定每个节点的带宽需求。每个结点的描述表总是作为配置描述的一部分返回的，结点0无描述表。8-10为标准节点描述表

8.字符串描述符

9.人机接口类描述符