usb描述符详细讲解

在USB中USB HOST 是通过各种描述符来识别设备的，有 设备描述符，接口描述符，端点描述符，字符描述符，报告描述符等

USB HID 设备是通过报告来传送数据的，报告有：输入报告 和 输出报告

输入报告：是设备发送给主机的，例如 usb鼠标将鼠标移动和鼠标点击的信息返回给电脑，键盘将按键数据返回给电脑。

输出报告：是主机发送给USB设备的，例如键盘上的数字键盘锁定灯和大写字母锁定灯等。报告是一个数据包，里面包含的是所要传送的数据。

输入报告是通过中断输入端点输入的。

报告描述符：是描述一个报告以及报告里面的数据是用来干什么的。通过它，USB HOST 可以 分析出报告里面的数据所要表达的意思。

 

USB电气特性

标准USB使用4根线：5V电源线（VBus），差分数据线负（D-），差分数据线正（D+），地（GND）

USB线缆及插头插座

USB设备的插入检测机制

USB主机如何检测到设备插入的那？首先在USB集线器的每个下游端口的D+和D-上，分别接上一个15K的下拉电阻，而在USB设备端，在D+

或者D-上接上1.5K的上拉电阻，高速设备接在D+上，低俗设备上拉接在D-上。这样当有设备插入到集线器时，就将差分数据线上的一条拉高了，集线器检测到这个状态后，它就报告给USB主控制器，这样就检测到设备插入了。

USB设备的枚举过程

usb主机检测到USB设备插入后，就要对设备进行枚举了。枚举的作用就是从设备是那个读取一些信息，知道设备是什么样的设备，如果通信，这样主机就可以根据这些信息假造合适的驱动程序。调试USB设备，很重要的一点就是USB枚举过程，只要枚举成功了，那就成功一大半了。

USB的一种传输模式---控制传输

这种传输在USB中是非常重要的，它保证数据的正确性，在设备的枚举过程中都是控制传输。

控制传输分为三个过程：1.建立过程；2可选的数据过程；3状态过程。

建立过程都是由USB主机发起，它开始于一个Setup令牌包，后面紧跟着一个DATA0包，如果是控制输入传输，那么数据过程就是输入数据；如果控制输出传输，那么数据过程就是输出数据。数据过程之后是状态过程。状态过程刚好与数据过程的数据传输放喜爱那个相反。

首先：主机检测到USB设备插入后，就会先对设备进行复位，复位后，USB主机就会对地址为0的设备发送获取设备描述符的标准请求。所有的USB设备在总线复位后其地址都为0，这样主机就可以跟那些刚刚插入的设备通过地址0通信，

获取玩设备描述符后，主机就会获取配置描述符9个字节， 主机获取到配置描述符后，根据里面的配置集合总长度，在获取配置结合。配置集合包括配置描述符，接口描述符，端点描述符等。

USB的描述以及各种描述符之间的依赖关系

 

 

 

一个USB设备只有一个设备描述符--N1配置描述符 -----N个接口描述符--------N个端点描述符：定义了端点的大小和类型

                                                        N2配置描述符

                                                        N3配置描述符

                                                        。。。

主机获取描述符时，1获取设备描述符->2获取配置描述符

设备描述符记录的信息有：设备所使用的USB协议版本号，设备类型，端点0的最大包大小，厂商ID（VID）和产品ID（PID），设备版本号，厂商字符串索引，产品字符串索引，设备序列号索引，可能的配置数。

配置的描述符主要记录的信息有：配置所包含的接口数，配置的编号，供电方式马事发支持远程唤醒，电流需求量

接口描述符：只要记录接口编号，接口的端点数，接口所使用的类子类协议。

端点描述符：端点号，方向，端点的传输类型，最大包长度，查询时间间隔。

字符串描述符：提供一些方便人们查阅的信息不是必须的。

USB总线上传输数据以包为基本单位。一个包被分成不同的域。根据不同类型的包，所包含的域是不一样的，但是不通的包有共同的特点，就是同步域开始紧跟着一个包标识符PID,最终以包结束符EOP来结束这个包。

包标识符PID是用来标识一个包的类型。它总共有8位，其中USB协议使用的只有4位，PID0～PID3 另外4位PID4～PID7是PID0～PID3的取反用来检验PID。USB协议规定了4类包，

令牌包PID1～0 为01，

数据包PID1~0为11

握手包PID1~0为10

特殊包PID1~0为00不同类的包又分成几种具体的包。

令牌包：用来启动一次USB传输。输出，输入，建立和帧起始。

 

 

 

 

设备描述符：一个设备只有一个设备描述符

typedef struct _USB_DEVICE_DESCRIPTOR_
{
    BYTE        bLength,
    BYTE        bDescriptorType,
    WORD      bcdUSB,
    BYTE        bDeviceClass,
    BTYE        bDeviceSubClass,
    BYTE        bDeviceProtol,
    BYTE        bMaxPacketSize0,
    WORD      idVenderI,
    WORD      idProduct,
    WORD      bcdDevice,
    BYTE        iManufacturer,
    BYTE        iProduct,
    BYTE        iSerialNumber,
    BYTE        iNumConfiguations
}USB_DEVICE_DESCRIPTOR;

bLength : 描述符大小．固定为0x12．
bDescriptorType : 设备描述符类型．固定为0x01．
bcdUSB : USB 规范发布号．表示了本设备能适用于那种协议，如2.0=0200，1.1=0110等．

bDeviceClass : 类型代码（由USB指定）。当它的值是0时，表示所有接口在配置描述符里，并且所有接口是独立的。当它的值是1到FEH时，表示不同的接口关联的。当它的值是FFH时，它是厂商自己定义的．

bDeviceSubClass : 子类型代码（由USB分配）．如果bDeviceClass值是0，一定要设置为0．其它情况就跟据USB-IF组织定义的编码．

bDeviceProtocol : 协议代码（由USB分配）．如果使用USB-IF组织定义的协议，就需要设置这里的值，否则直接设置为0。如果厂商自己定义的可以设置为FFH．

bMaxPacketSize0 : 端点０最大分组大小（只有8,16,32,64有效）．

idVendor : 供应商ID（由USB分配）．

idProduct : 产品ID（由厂商分配）．由供应商ID和产品ID，就可以让操作系统加载不同的驱动程序．

bcdDevice : 设备出产编码．由厂家自行设置．

iManufacturer : 厂商描述符字符串索引．索引到对应的字符串描述符． 为０则表示没有．

iProduct : :产品描述符字符串索引．同上．
iSerialNumber : 设备序列号字符串索引．同上．

bNumConfigurations : 可能的配置数．指配置字符串的个数

                                                        

 

 

 

配置描述符：配置描述符定义了设备的配置信息，一个设备可以有多个配置描述符

typedef struct _USB_CONFIGURATION_DESCRIPTOR_
{
    BYTE      bLength,
    BYTE      bDescriptorType,
    WORD    wTotalLength,
    BYTE      bNumInterfaces,
    BYTE      bConfigurationValue,
    BYTE      iConfiguration,
    BYTE      bmAttributes,
    BYTE      MaxPower
}USB_CONFIGURATION_DESCRIPTOR;

bLength : 描述符大小．固定为0x09．
bDescriptorType : 配置描述符类型．固定为0x02．
wTotalLength : 返回整个数据的长度．指此配置返回的配置描述符，接口描述符以及端点描述符的全部大小．
bNumInterfaces : 配置所支持的接口数．指该配置配备的接口数量，也表示该配置下接口描述符数量．
bConfigurationValue : 作为Set Configuration的一个参数选择配置值．
iConfiguration : 用于描述该配置字符串描述符的索引．
bmAttributes : 供电模式选择．Bit4-0保留，D7:总线供电，D6:自供电，D5:远程唤醒．
MaxPower : 总线供电的USB设备的最大消耗电流．以2mA为单位．

 

 

接口描述符：接口描述符说明了接口所提供的配置，一个配置所拥有的接口数量通过配置描述符的bNumInterfaces决定

typedef struct _USB_INTERFACE_DESCRIPTOR_
{
    BYTE      bLength,
    BYTE      bDescriptorType,
    BYTE      bInterfaceNumber,
    BYTE      bAlternateSetting,
    BYTE      bNumEndpoint,
    BYTE      bInterfaceClass,
    BYTE      bInterfaceSubClass,
    BYTE      bInterfaceProtocol,
    BYTE      iInterface
}USB_INTERFACE_DESCRIPTOR;

bLength : 描述符大小．固定为0x09．
bDescriptorType : 接口描述符类型．固定为0x04．
bInterfaceNumber: 该接口的编号．
bAlternateSetting : 用于为上一个字段选择可供替换的位置．即备用的接口描述符标号．
bNumEndpoint : 使用的端点数目．端点０除外．
bInterfaceClass : 类型代码（由USB分配）．
bInterfaceSubClass : 子类型代码（由USB分配）．
bInterfaceProtocol : 协议代码（由USB分配）．
iInterface : 字符串描述符的索引

 

端点描述符：USB设备中的每个端点都有自己的端点描述符，由接口描述符中的bNumEndpoint决定其数量

typedef struct _USB_ENDPOINT_DESCRIPTOR_
{
    BYTE        bLength,
    BYTE        bDescriptorType,
    BYTE        bEndpointAddress,
    BYTE        bmAttributes,
    WORD      wMaxPacketSize,
    BYTE        bInterval
}USB_ENDPOINT_DESCRIPTOR;

bLength : 描述符大小．固定为0x07．
bDescriptorType : 接口描述符类型．固定为0x05．
bEndpointType : USB设备的端点地址．Bit7，方向，对于控制端点可以忽略，1/0:IN/OUT．Bit6-4，保留．BIt3-0：端点号．
bmAttributes : 端点属性．Bit7-2，保留．BIt1-0：00控制，01同步，02批量，03中断．
wMaxPacketSize : 本端点接收或发送的最大信息包大小．
bInterval : 轮训数据传送端点的时间间隔．对于批量传送和控制传送的端点忽略．对于同步传送的端点，必须为１，对于中断传送的端点，范围为１－２５５．

字符串描述符：其中字符串描述符是可选的．如果不支持字符串描述符，其设备，配置，接口描述符内的所有字符串描述符索引都必须为０

typedef struct _USB_STRING_DESCRIPTION_
{
    BYTE      bLength,
    BYTE      bDescriptionType,
    BYTE      bString[1];
}USB_STRING_DESCRIPTION;

bLength : 描述符大小．由整个字符串的长度加上bLength和bDescriptorType的长度决定．
bDescriptorType : 接口描述符类型．固定为0x03．
bString[1] : Unicode编码字符串．