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分类: Android平台

2016-06-05 20:53:13

一、应用场合

  USB HID类是比较大的一个类,HID类设备属于人机交互操作的设备。用于控制计算机操作的一些方面,如USB鼠标,USB键盘,USB游戏操纵杆,USB触 摸板,USB轨迹球、电话拨号设备、VCR遥控等等设备。另外,使用HID设备的一个好处就是,操作系统自带了HID类的驱动程序,而用户无需去开发很麻 烦的驱动程序,只要直接使用API调用即可完成通信。所以很多简单的USB设备,喜欢枚举成HID设备,这样就可以不用安装驱动而直接使用。

二、USB HID类可采用的通信管道

  所有的HID设备通过USB的控制管道(默认管道,即端点0)和中断管道与主机通信。


表1、USB HID规范定义的HID设备可用端点
管道 要求 说明
控制(端点0) 必须 传输USB描述符、类请求代码以及供查询的消息数据等
中断输入 必须 传输从设备到主机的输入数据
中断输出 可选 传输从主机到设备的输出数据

  控制管道主要用于以下3个方面:

  • 接收/响应USB主机的控制请示及相关的类数据
  • 在USB主机查询时传输数据(如响应Get_Report请求等)
  • 接收USB主机的数据

  中断管道主要用于以下两个方面:

  • USB主机接收USB设备的异步传输数据
  • USB主机发送有实时性要求的数据给USB设备

  从USB主机到USB设备的中断输出数据传输是可选的,当不支持中断输出数据传输时,USB主机通过控制管道将数据传输给USB设备。

三、与USB HID设备有关的描述符

  HID设备的描述符除了5个USB的标准描述符(设备描述符、配置描述符、接口描述符、端点描述符、字符串描述符,见百合电子工作室的另一篇文章:USB开发基础--USB命令(请求)和USB描述符)外,还包括3个HID设备类特定描述符:HID描述符、报告描述符、实体描述符。

  除了HID的三个特定描述符组成对HID设备的解释外,5个标准描述符中与HID设备有关的部分有:

  • 设备描述符中bDeviceClass、bDeviceSubClass和bDeviceProtocol三个字段的值必须为零。
  • 接口描述符中bInterfaceClass的值必须为0x03,bInterfaceSubClass的值为0或1,为1表示HID设备符是一个启动设备(Boot Device,一般对PC机而言才有意义,意思是BIOS启动时能识别并使用您的HID设备,且只有标准鼠标或键盘类设备才能成为Boot Device。如果为0则只有在操作系统启动后才能识别并使用您的HID设备),bInterfaceProtocol的取值含义如下表所示: 


表2、HID接口描述符中bInterfaceProtocol的含义
bInterfaceProtocol的取值(十进制) 含义
0 NONE
1 键盘
2 鼠标
3~255 保留

下面分别对这3个HID设备类特定描述符进行说明。

1、HID描述符

  HID描述符关联于接口描述符,因而如果一个设备只有一个接口描述符,则无论它有几个端点描述符,HID设备只有一个HID描述符。HID设备描述符主要描述HID规范的版本号、HID通信所使用的额外描述符、报表描述符的长度等。表2所示为HID描述符的结构:


表3、USB HID类描述符的结构
偏移量 大小 描述
0 bLength 1 数字 此描述符的长度(以字节为单位)
1 bDescriptorType 1 常量 描述符种类(此处为0x21即HID类描述符)
2 bcdHID 2 数字 HID规范版本号(BCD码),采用4个16进制的BCD格式编码,如版本1.0的BCD码为0x0100,版本为1.1的BCD码为0x0110
4 bCountryCode 1 数字 硬件目的国家的识别码(BCD码)(见表3)
5 bNumDescritors 1 数字 支持的附属描述符数目
6 bDescriptorType 1 常量 HID相关描述符的类型,取值见表5
7 wDescriptorLength 2 数字 报告描述符总长度
9 bDescriptorType 1 常量 用于识别描述符类型的常量,使用在有一个以上描述符的设备
10 wDescriptorLength 2 数字 描述符总长度,使用在有一个以上描述符的设备


表4、HID硬件目的国家识别码
识别码(十进制) 国家和地区   识别码(十进制) 国家和地区
00 不支持 18 Netherlands/Dutch
01 Arabic 19 Norwegian
02 Belgian 20 Persian (Farsi)
03 Canadian-Bilingual 21 Poland
04 Canadian-French 22 Portuguese
05 Czech Republic 23 Russia
06 Danish 24 Slovakia
07 Finnish 25 Spanish
08 French 26 Swedish
09 German 27 Swiss/French
10 Greek 28 Swiss/German
11 Hebrew 29 Switzerland
12 Hungary 30 Taiwan
13 International (ISO) 31 Turkish-Q
14 Italian 32 UK
15 Japan (Katakana) 33 US
16 Korean 34 Yugoslavia
17 Latin American 35 Turkish-F
    36~255 Reserved


表5、HID相关描述符类型定义
描述符类型值 HID相关描述符类型
0x21 HID描述符
0x22 报表描述符
0x23 实体描述符

2、报告描述符

  HID设备的报告描述符比较复杂也比较难理解。

  报告描述符的语法不同于USB标准描述符,它是以项目(items)方式排列而成,无一定的长度。HID的报告描述符已经不是简简单单的描述某 个值对应某个固定意义了,它已经能够组合出很多种情况,并且需要PC上的HID驱动程序提供parser解释器来对描述的设备情形进行重新解释,进而组合 生成出本HID硬件设备独特的数据流格式,所以我觉得可以把它理解为“报告描述符脚本语言”更为贴切。我们使用“报告描述符”专用脚本语言,让用户来自己 定义他们的HID设备都有什么数据、以及这些数据各个位(bit)都有什么意义。

  有关报告描述符的详细信息可参考USB HID协议,USB 协会提供了一个HID 描述符编辑工具称作HID Descriptor Tool,用它可方便生成我们的报告描述符。

3、实体描述符

  实体描述符被用来描述设备的行为特性。实体描述符是可选的描述符,HID设备可以根据其本体的设备特性选择是否包含实体描述符。表5所示为HID的实体描述符结构。


表6、HID实体描述符的结构
偏移量 大小  说明
0 bDesignator 1 用来指定本体的哪一部分影响项目(含义见表6)
1 bFlags 1 位指定标志
位0~4:Effort
位5~7:Qualifier(含义见表7)


表7、bDesignator取值含义表
bDesignator取值 含义   bDesignator取值 含义
0x00 0x15 小指
0x01 0x16
0x02 眼球 0x17
0x03 0x18 腰骨
0x04 眼皮 0x19
0x05 0x1A 大腿
0x06 0x1B 膝盖
0x07 0x1C 小腿
0x08 上唇 0x1D
0x09 下唇 0x1E
0x0A 0x1F 脚跟
0x0B 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
0x12 食指 0x27
0x13 中指 0x28~0xFF 保留
0x14 无名指    


表8、Qualifier取值含义
Qualifier取值 含义   Qualifier取值 含义
0x00 0x04 其中之一
0x01 0x05 中间
0x02 0x06 保留
0x03 两者同时 0x07 保留

四、USB HID类命令(请求)

  HID设备类特定的命令(请求)有6个,它们分别是Get_Report、Get_Idle、Get_Protocol、Set_Report、Set_Idle和Set_Protocol。

  HID类请求(命令)数据包格式如表8所示:


表9、HID类请求(命令)包格式
偏移量 大小 说明
0 bmRequestType 1

HID设备类请求特性如下:
位7:
0=从USB HOST到USB设备
1=从USB设备到USB HOST
位6~5:
01=请求类型为设备类请求
位4~0:
0001=请求对象为接口(interface)

因而,针对HID的设备类请求,仅仅10100001和00100001有效

1 bRequest 1 HID类请求(参考表9)
2 wValue 2 高字节说明描述符的类型(参考表5),而低字节为非0值时被用来选定实体描述符。
4 wIndex 2 2字节数值,根据不同的bRequest有不同的意义
6 wLength 2 该请求的数据段长度


表10、HID类请求
数值 HID类请求描述符 注释
0x01 GET_REPORT  
0x02 GET_IDLE  
0x03 GET_PROTOCOL 仅仅适应于支持启动功能的HID设备(Boot Device)
0x09 SET_REPORT  
0x0A SET_IDLE  
0x0B SET_PROTOCOL 仅仅适应于支持启动功能的HID设备(Boot Device)

  USB主机在请求HID设备的配置描述符时,设备首先返回的描述符为:配置描述符、接口描述符、HID描述符、端点描述符。HID描述符里包含了其附属的描述的类型和长度(如报告描述符),然后主机再根据HID描述符的信息请求其相关的描述符。

温馨提示:

  百合电子工作室有一个关于USB开发方面的开源项目-Easy USB 51 Programer,整个开发过程写得非常详细,不防参考一下,您还可以进入她的论坛参与此项目的讨论。

说明:本文章部分内容摘自《USB标准协议》和《USB技术及应用设计》

转载自:http://www.baiheee.com/Documents/090522/090522165226.htm



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