USB HID协议中几个关键概念的理解

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USB HID描述符的体系结构如下：

在Interface描述符中，HID设备的：

    1. bInterfaceClass值一定是3（HID Class）；
    2. bInterfaceSubClass的值可能为：0 (No Subclass), 1(Boot Interface Class)或者2-255(Reserved)；
    3. bInterfaceProtocol的值可能为：0(None), 1(Keyboard), 2(Mouse)或者3-255(Reserved)；
    4. Interface通信endpoint一定是Control或Interrupt类型的。

Reports：USB协议中，每USB Frame传输（Interrupt）一个事务（Transaction），一个Transaction由一个或多个Packet构成，但对于高速设备来说，上限是64bit。一次传输（Transfer）是指一个或多个Transaction构成的有意义的（或完整的？）数据集。在HID协议里，Transfer等同于Report。

某些设备在一个Endpoint上，可能支持多个Report结构（有的仅是长度不一样），因此要用Report ID来标明此Report的数据结构。Report ID是一个单字节的前缀，如果Report Descriptor没有Report ID，可以认为仅有一种Input, Output and Feature类型Report存在。

Report Descriptor描述了一组数据，每一条数据在HID协议中称为Item：

Report Descriptor与USB其它的描述符不同，其长度与内容由设备的Report所需的Data段来决定。Report Descriptor由Item构成，Item有自己的数据结构，所有的Item都有一个字节的前缀（下图的Byte 0）：

前缀中包含Item Tag, Item Type&Item Size。Item包含可选的Data段，Data段的长度由Item的基本功能决定。协议规定了俩种类型的Item：Short Item&Long Item：Short Item可选Data段长度为0，1，2 or 4；对于Long Item，bSize段为2，下图给出了一个Long Item的例子：

对于Short Item：bSize字段，取值与Data段长度的对应关系为：0-0byte, 1-1byte, 2-2byte, 3-4byte；bType取值：0-Main, 1-Global, 2-Local, 3-Reserved;bTag表示此Item的功能。

Item的类型有3种：Main, Global & Local。Main类型的Item有5种Tag：

    Input：从设备来的数据；
    Output：发给设备的数据；
    Feature：描述设备的输入、输出；
    Collection：Input、Output&Feature的集合，如mouse、Keyboard等等；
    End Collection：Collection集合结束。

Report Descriptor提供设备每个数据的描述：Main Item的tag信息给出了数据的大小，绝对（Absolute）还是相对（Relative）类型，以及其它的一些信息；后续的Local与Global Item定义的数据的范围（Minimum&Maximum）。通过Report Descriptor，Application可以了解如何处理设备输入的数据。

HID设备驱动需要包含一个Item Parser，用于分析Report Descriptor。Item Parser逐步解析Report Descriptor，并将解析出的Item存储到内部状态表（State Table）。

从Item Parser的角度来看，HID Class设备看起来是这样：

Usages属于Report Descriptor的一部分，Report Descriptor描述了Data段的格式-如，3个8 bit的字段，Usage描述了如何使用这个字段-如x, y&z坐标。一个Usage使用32bit表示，高16bit表示Usage Page，低16bit表示Usage ID， 用于从Usage Page中选择一个特定的Usage。

下面是一个3键鼠标的Report Descriptor：

Usage Page (Generic Desktop), ;Use the Generic Desktop Usage Page

Usage (Mouse),

Collection (Application), ;Start Mouse collection

Usage (Pointer),

Collection (Physical), ;Start Pointer collection

Usage Page (Buttons)

Usage Minimum (1),

Usage Maximum (3),

Logical Minimum (0),

Logical Maximum (1), ;Fields return values from 0 to 1

Report Count (3),

Report Size (1), ;Create three 1 bit fields (button 1, 2, & 3)

Input (Data, Variable, Absolute), ;Add fields to the input report.

Report Count (1),

Report Size (5), ;Create 5 bit constant field

Input (Constant), ;Add field to the input report

Usage Page (Generic Desktop),

Usage (X),

Usage (Y),

Logical Minimum (-127),

Logical Maximum (127), ;Fields return values from -127 to 127

Report Size (8),

Report Count (2), ;Create two 8 bit fields (X & Y position)

Input (Data, Variable, Relative), ;Add fields to the input report

End Collection, ;Close Pointer collection

End Collection ;Close Mouse collection