一、USB命令
在USB规范里,对命令一词提供的单词为“Request”,但这里为了更好的理解主机与设备之间的主从关系,将它定义成“命令”。
所有的USB设备都要求对主机发给自己的控制命令作出响应,USB规范定义了11个标准命令,它们分别是:Clear_Feature、Get_Configuration、Get_Descriptor、Get_Interface、Get_Status、Set_Address、Set_Configuration、Set_Descriptor、Set_Interface、Set_Feature、Synch_Frame。所有USB设备都必须支持这些命令(个别命令除外,如Set_Descriptor、Synch_Frame)。
所有的命令虽然有不同的数据和使用目的,有的USB命令结构是一样的。下表所示为USB命令的结构:
表1、USB命令的结构 偏移量 域 长度(字节) 值 描述 请求特征: D7:传输方向 0=主机至设备 1=设备至主机 D6..5:种类 0=标准 0 bmRequestType 1=类 1 位图 2=厂商 3=保留 D4..0:接受者 0=设备 1=接口 2=端点 3=其他 4..31 保留 1 2 4 6 bRequest wValue wIndex wLength 1 2 2 2 值 值 命令类型编码值(见表3) 根据不同的命令,含义也不同 索引或偏根据不同的命令,含义也不同,主要用于传送索引或移 偏 移 如有数据传送阶段,此为数据字节数。 下表列出了USB的11种标准命令
表2、USB的11种标准命令 命令 bmRequestTypbRequest e wValue wIndex wLength Data Clear_Feature 00000000B 00000001B 00000010B Get_Configurat10000000B ion Get_Descriptor 10000000B CLEAR_FEATUR特性选择符 零 E 接口号 端点号 GET_CONFIGURATION GET_DESCRIPT描述表种类零或语言OR (高字节,见标志 表5)和索引(低字节) 零 零 零 无 一 配置值 描述表长 描述表 Get_Interface 10000001B GET_INTERFAC零 E 接口号 一 可选设置 Get_Status 10000000B 10000001B 10000010B GET_STATUS 零 零(返回设二 备状态) 接口号(对像时接口时) 端点号(对象是端点时) 设备, 接口 ,或 端点状态 Set_Address 00000000B SET_ADDRESS 设备地址 零 零 零 无 无 Set_Configurati00000000B on SET_CONFIGUR配置值(高零 ATION 字节为0,低字节表示要设置的配置值) Set_Descriptor 00000000B SET_DESCRIPT描述表种类零或语言OR (高字节,标志 见表5)和索引(低字节) 描述表长 描述表 Set_Feature 00000000B 00000001B 00000010B SET_FEATURE 特性选择符零 (1表示设点) 接口号 备,0表示端端点号 零 无 Set_Interface 00000001B SET_INTERFAC可选设置 E 接口号 零 无 Synch_Frame 100000010B SYNCH_FRAME 零 端点号 二 帧号 其中bRequest为命令编码值,含意见表3:
表3、USB标准命令的编码值 bRequest Value GET_STATUS CLEAR_FEATURE 为将来保留 SET_FEATURE 为将来保留 SET_ADDRESS GET_DESCRIPTOR SET_DESCRIPTOR GET_CONFIGURATION SET_CONFIGURATION GET_INTERFACE SET_INTERFACE SYNCH_FRAME 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 二、USB描述符
USB协议为USB设备定义了一套描述设备功能和属性的有固定结构的描述符,包括标准的描述符即设备描述符、配置描述符、接口描述符、端点描述符和字符串描述符,还有百标准描述符,如类描述符。USB设备通过这些描述符向USB主机汇报设备的各种各样属性,主机通过对这些描述符的访问对设备进行类型识别、配置并为其提供相应的客户端驱动程序。
USB设备通过描述符反映自己的设备特性。USB描述符是由特定格式排列的一组数据结构组成。
在USB设备枚举过程中,主机端的协义软件需要解析从USB设备读取的所有描述符信息。在USB主向设备发送读取描述符的请求后,USB设备将所有的描述符以连续的数据流方式传输给USB主机。主机从第一个读到的字符开始,根据双方规定好的数据格式,顺序地解析读到的数据流。
USB描述符包含标准描述符、类描述符和厂商特定描述3种形式。任何一种设备必须USB标准描述符(队字符串描述符可选外)。
在USB1.X中,规定了5种标准描述符:设备描述符(Device Descriptor)、配置描述符(Configuration Descriptor)、接口描述符(Interface Descriptor)、端点描述符(Endpoint Descriptor)和字符串描述符(String Descriptor)。
每个USB设备只有一个设备描述符,而一个设备中可包含一个或多个配置描述符,即USB设备可以有多种配置。设备的每一个配置中又可以包含一个或多个接口描述符,即USB设备可以支持多种功能(接口),接口的特性通过描述符提供。
在USB主机访问USB设备的描述符时,USB设备依照设备描述符、配置描述符、接口描述符、端点描述符、字符串描述符顺序将所有描述符传给主机。一设备至少要包含设备描述符、配置描述符和接口描述符,如果USB设备没有端点描述符,则它仅仅用默认管道与主机进行数据传输。 1、设备描述符
设备描述符给出了USB设备的一般信息,包括对设备及在设备配置中起全程作用的信息,包括制造商标识号ID、产品序列号、所属设备类号、默认端点的最大包长度和配置描述符的个数等。一个USB设备必须有且仅有一个设备描述符。设备描述符是设备连接到总线上时USB主机所读取的第一个描述符,它包含了14个字段,结构如下:
表4、USB设备描述符的结构 偏移量 0 1 2 域 bLength bDecriptorType bcdUSB 大小 1 1 2 值 数字 常量 此描述表的字节数 描述符的类型(此处应为0x01,即设备描述符) 描述 BCD码 此设备与描述表兼容的USB设备说明版本号(BCD 码) 4 bDeviceClass 1 类 设备类码: 如果此域的值为0则一个设置下每个接口指出它自己的类,各个接口各自独立工作。 如果此域的值处于1~FEH之间,则设备在不同的接口上支持不同的类。并这些接口可能不能独立工作。此值指出了这些接口集体的类定义。 如果此域设为FFH,则此设备的类由厂商定义。 5 bDeviceSubClass 1 子类 子类挖码 这些码值的具体含义根据bDeviceClass 域来看。 如bDeviceClass 域为零,此域也须为零 如bDeviceClass 域为FFH,此域的所有值保留。 6 bDevicePortocol 1 协议 协议码 这些码的值视bDeviceClass 和 bDeviceSubClass 的值而定。 如果设备支持设备类相关的协议,此码标志了设备类的值。如果此域的值为零,则此设备不支持设备类相关的协议,然而,可能它的接口支持设备类相关的协议。如果此域的值为FFH,此设备使用厂商定义的协议。 7 bMaxPacketSize0 1 数字 端点0的最大包大小(仅8,16,32,64 为合法值) 8 10 idVendor idProduct 2 2 ID ID 厂商标志(由USB-IF组织赋值) 产品标志(由厂商赋值) 12 14 15 16 17 bcdDevice iManufacturer iProduct iSerialNumber bNumConfigurations 2 1 1 1 1 BCD 码 设备发行号(BCD 码) 索引 索引 索引 数字 描述厂商信息的字符串描述符的索引值。 描述产品信息的字串描述符的索引值。 描述设备序列号信息的字串描述符的索引值。 可能的配置描述符数目 其中bDescriptorType为描述符的类型,其含义可查下表(此表也适用于标准命令Get_Descriptor中wValue域高字节的取值含义):
表5、USB描述符的类型值 类型 描述符 设备描述符(Device Descriptor) 配置描述符(Configuration Descriptor) 标准描述符 字符串描述符(String Descriptor) 接口描述符(Interface Descriptor) 端点描述符(EndPont Descriptor) 集线器类描述符(Hub Descriptor) 类描述符 人机接口类描述符(HID) 厂商定义的描述符 0x21 0xFF 描述符值 0x01 0x02 0x03 0x04 0x05 0x29 设备类代码bDeviceClass可查下表:
表6、设备的类别(bDeviceClass) 值(十进制) 0 2 9 220 224 255 值(十六进制) 0x00 0x02 0x09 0xDC 0xE0 0xFF 说明 接口描述符中提供类的值 通信类 集线器类 用于诊断用途的设备类 无线通信设备类 厂商定义的设备类
下表列出了一个USB鼠标的设备描述符的例子,供大家分析一下:
表7、一种鼠标的设备描述符示例 字段 bLength 描述符值(十六制) 0x12