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分类: 嵌入式

2018-03-03 11:50:07

BLE HID规范是以USB HID规范为基础的,所以这里会一切简介。

 

Input Reports,输入报告

 

Ble中,表示Bluetooth HID device 发送数据给Bluetooth HID Host.

 

USB中输入报告通常通过 中断输入端点来传输。

当然也可以通过 控制端点由HOST使用GET REPORT控制传输请求来获取数据,即 host先发送 get report命令,device随后回复 input report,之后host会回复一个状态(0字节数据表示成功)。

 

Output Reports

Ble中表示Bluetooth HID Host.发送数据给Bluetooth HID device

 

USB中输出报告通常通过 中断输出端点来传输

当然也可以通过 控制端点由HOST使用SET REPORT控制传输请求来发出数据,即HOST先发送set report命令,随后HOST发送待发送的数据,最后DEVICE回复一个状态(0字节表示成功)

 

Feature Reports

Ble中双向数据通道

 

USB中只能通过控制端点来传输双向数据,HOST使用GET REPORT来从DEVICE获取数据,或者HOST使用SET REPORT发送数据给DEVICE.

这里的说的host和device,是USB中的角色概念。 HOST就相当于 PC主机,而device就相当于鼠标,键盘这些USB外设。

Bt hid中,可以看做蓝牙设备就是device,而手机就是host。

为什么蓝牙设备发送数据却称为输入报告,这是因为在USB规范中,Input output都是相对与 host来说的,输入到 host的数据称为inputhost输出的数据称为output

 

HID Report Modes

对于接受和发送的report有两种协议,一种为boot protocol另一种为report protocol。

注意 不要将这两种协议和Bluetooth HID Protocol 相混淆。

Bluetooth HID Protocol  是描述report如何在BT hid host和BT hid device之间传输的协议

而boot protocol和report protocol描述的是发送report时如何组织,接收report时如何解析的协议。

 

Boot protocol和report protocol的区别:

不明白的可以简单把 boot protocol看做report protocol的子集。

Ble hid 协议是基于 USB HID协议的。 USB HID协议中存在 两种特殊设备 鼠标和键盘。

如果你的HID设备是鼠标或者键盘,那么可以设置支持 boot protocol协议,这样在PC BIOS运行过程中就可以识别你的鼠标和键盘,而不必等到 系统完全系统后,因为 boot protocol不解析 report descriptor(报告描述符),他的数据格式是固定的,按照它的格式发送数据就可以被解析鼠标的移动或者键盘的按键。当系统完全启动后,PC会复位USB 设备,并且设置为 report protocol。因为完全启动后USB的枚举会解析你的 报告描述符,所以这个时候你就可以按照你定义的方式来传输 鼠标键盘数据,而不是boot protocol固定的数据格式。

如果你的是非键盘/鼠标 的HID设备,比如就是用来传输自定义数据的,那么就不要设置boot protocol协议,那么只有系统完全启动后才能识别你的HID设备,并根据枚举阶段的报告描述符 理解你发送的数据。

 

所以综上boot / report protocol的区别在于 boot是数据格式和长度是固定的,数据表示什么意思也是固定的,所以不需要 报告描述符,而report 需要根据 报告描述符才能 ,因为他需要根据报告描述符才能理解之后接收的报告数据的具体含义。

 

另外对于键盘 report protocol相对于 boot protocol支持更多的按键值。比如一些特殊的按键F13-F22等。

 

如下图为键盘 boot protocol协议下的  input report报告数据格式,第0字节reporte id固定为0x1,第1字节的每个位分别表示一个特殊按键,第2字节保留

随后6个数据,每个数据代表一个按键,如果为0表示没有按键。

比如 第3个字节 为 0x1E 则表示键盘横排数字键的1被按下。

如果第4个字节为0x1F 则表示 横排的数字键 2 也是同时被按下的



下图为键盘boot protocol协议下的 output report数据格式。第0字节reporte id固定为0x1,第二字节的几个位分别表示某个LED灯亮。

比如你按下 键盘的 大些锁定键,那么键盘又上角的大写指示灯就会亮。数据的传输过程是,当你按下键盘大写锁定键后,键盘首先向 PC发送上面格式的input report来报告按键,之后PC会向键盘发送下面格式的out report 第二位被置位表示大写锁定了,键盘收到后就会根据这儿点亮 大写锁定指示灯了


下图为鼠标boot protocol协议下的 input report数据格式,即报告鼠标的移动和按键。第一个字节固定为02,看以看成是用来区分 报告的。01是键盘的,02是鼠标的。

第一字节最低三位表示鼠标的左右按键和滚轮,随后两字节分表表示鼠标移动的x,y值。


BLE  HID服务

HID服务UUID为标准规范,为0x1812

 

数据的发送都是放在”报告中”,USB中通过各个”端点”来收发数据

ble中即通过HID服务下面的各个 characteristic 来传输和接收HID的报告数据。

 

例如 boot protocol模式下,键盘和鼠标在 USB HID的和ble HID service中的特性的对应关系,

USB中的键盘 input report,即键盘向PC发送按键值,而ble hid中对应则有一个 特性,这里可以称之为 input report特性。 具有发送数据的功能,以通过ble来发送键盘数据。

USB 中的键盘output report,即PC向键盘发送 指示灯亮灭状态。BLE中也有一个对应的 特性,其具有接收功能,则可以通过ble来接收数据。

同理,USB鼠标中的 input report,在ble中也对应一个 特性,具有发送功能以便发送鼠标数据。

如下图所示


HID服务下包含完整特性如下表所示,有些特性是可选择的,有些是必须的


下面一一解释这些特性有什么用

 

Protocol Mode Characteristic

 

其UUID为0x2A4E

该特性的特性值用来指示当前 hid 服务 是boot protocol模式还是report protocol模式。

其特性值 为0x00时表示 为boot protocol模式

              为0x01时表示为report protocol模式

每次连接建立后,默认都为0x01,表示为report protocol模式。

只有当支持boot protocol模式时,这个特性才是必须的,否则是可选的。可以不要。

 

通过 读/写 改特性值,则可以获取/改变 protocol mode。 对应USB HID命令中的 get protocol和set protocol。

HID 服务下面 该特性只能存在一个!

 

 

Report Characteristic

其UUID为0x2A4D

该特性可以看做 用来传输上面所说的 input report,output  report,和feature report.

所以一般BLE HID服务下面会存在多个 report characteristic。

比如键盘通常会传输 键盘按键的input report,和LED灯的指示 out report,那么在 BLE HID服务下面就可以有 2个该特性,一个用来传输input report,另一个用来传输output report。

上面说过,input report是 ble device发送数据给手机(ble host),

                     Output report是 手机发送数据给 设备。

所以用来传输 input report数据的 那个Report Characteristic就至少需要有notify功能, 传输output report数据的 那个Report Characteristic就至少需要有 write功能。 同理如果有 用来传输 feature report的Report Characteristic,那么至少要支持read 和write,因为 feature report是双向的。

具体如下图所示:


PS:这里的read/write/Write Without Response/notifyUSB HID中的get report/set report/output data/input data存在一个映射关系,这里就不介绍了。说多了反而容易混乱, 只需要按BLE 的来理解就行了。

 

既然一个BLE HID服务下面存在多个Report Characteristic,并且其UUID均是0x2A4D,那怎么区分哪一个是用来传输 input report,哪一个是用来传输output report? 通过其是否具有读,写,notify功能?这样显得不是那么正规

所以为了区分各个characteristic是用来传输什么类型的report,每个characteristic都有一个相关的描述符,称为Report Reference Characteristic Descriptor,该描述符就是用来指示,这个characteristic是用来传输什么类型的report的。

该描述符值为2字节,分别表示 report IDreport type,如下图


Report Map Characteristic

在USB HID中,除了键盘/鼠标,可以支持boot protocol模式外,其他HID设备是不支持的。

 

非boot protocol模式下的input report,output  report传输的数据格式和长度都是可变的,那么比如 USB host收到了 USB device的input report数据后他如何理解数据?这就需要 报告描述符。

报告描述本身就是一串有一些格式规则的数据,其内容数据的作用就是描述report protocol模式下传输的 report的数据的格式和作用。

所以同理 BLE HID下也是需要这个 报告描述符。 其就是存在Report map characteristic中的。

 

该 characteristic中也可以存在一个特殊的描述符,称为External Report Reference Characteristic Descriptor。

该描述符的作用是 指示另一个服务中的 characteristic,其下传输的数据也可以用map characteristic中的报告描述符来解析数据。 一般都不会用到。

Boot Keyboard Input Report Characteristic

当BLE HID 设备是键盘时,并且工作在boot protocol模式下时,可以用该characteristic来传输键盘按键值,其格式和长度是固定的,前面有描述。

 

Boot Keyboard Output Report Characteristic

当BLE HID 设备是键盘时,并且工作在boot protocol模式下时,可以用该characteristic来传输键盘指示灯状态,其格式和长度是固定的,前面有描述。

 

Boot Mouse Input Report Characteristic

当BLE HID 设备是鼠标时,并且工作在boot protocol模式下时,可以用该characteristic来传输鼠标数据,其格式和长度是固定的,前面有描述。

HID Information Characteristic

用来放置一些HID信息。

如下图:分别为版本号,设备目的国家的识别码,特性标志。

Flags:

              remoteWake--指示 HID device是否可以发送唤醒信号给HID HOST,

USB中,比如键盘和电脑连接,电脑进入睡眠后,USB就被挂起了,可以通过键盘发送唤醒信号,来唤醒电脑。

Ble中睡眠概念没弄清,实际测试无论设置false还是true。将手机锁屏后,设备发送按键值时手机都会亮屏。没明白其作用

              normallyConnectable—指示HID device 已绑定但是没连接的情况下是否可以广播,这个也没搞清具体用途。


HID Control Point Characteristic

该特性用来指示 HID HOST的状态。

0x00通知HID device,HID host进入 挂起状态或退出挂起状态。

PC  USB中点击电脑的睡眠,USB就进入挂起状态了,唤醒后就是退出挂起状态。

BLE中实际测试 锁屏时,手机并未发送suspend信息给 设备,亮屏时也没发送退出挂起信息。所以锁屏并不是进入挂起。没搞清什么情况下进入挂起状态


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