USB-HID设备协议解读

　

hid

 参考文献：Device Class Definition for Human Interface Devices（HID）

用于描述HID功能特征的有三个值：Class   SubClass   Interfaces

Subclass Code Description

 0    No Subclass

 1    Boot Interface Subclass

 2 - 255    Reserved

Protocol Code Description

0    None

1    Keyboard

2    Mouse

3 - 255   Reserved

• The bInterfaceProtocol member of an Interface descriptor only has meaning if the bInterfaceSubClass

member declares that the device supports a boot interface, otherwise it is 0.

HID设备的特性

HID设备与HID驱动只能通过控制传输或者中断传输来连接，且端点0在USB设备中通常是作为控制管道。

在HID中，一次传输就是一个报告。

HID 支持在运行时忽略报表中某些字段的功能，这通过定义报告符长度大于实际生成的报告符长度来实现

HID设备通过HID描述符、报告描述符和物理描述符进行描述，其中物理描述符是可选的

HID设备的描述符分层图：

由图可看出，HID Descriptor是与Interface Descriptor并行的描述符，其Class、SubClass和Protocol属性都是在接口描述符中配置，如下：

•  bInterfaceClass ——  3（HID Class）
•  bInterfaceSubclass  ——   0（Have no subclass） / 1（Boot Device）
•  bInterfaceProtocol  ——   0（Have no Protocol, only valid when Subclass is Boot Device）

 同时，Device Descriptor 中的bDeviceClass需配置成0x00

HID Descriptor的组成：

bLength     bDescriptorType   bcdHID   bCountryCode   bNumDescriptors  bDescriptorType   bDescriptorLength...

HID Report Descriptor

如果报告描述符中有出现Report ID，则表示有多个Report，否则就只有一个Input、Output和Feature结构体存在，她们即代表所有的设备数据。

报告描述符中由不同的item组成，一个Item是关于设备的一块信息，所有Item都有1字节的卷标，卷标里包含Tag,type,size

相应的HID Driver里面有一个Item 解析器，对报告符中的Item进行解析，Item解析器一般会解析到Main Item、Pop Item和Push Item并进行相应的操作。

 

Report Descriptor中的Item解读

Item由三种类型：Main（主项目）、Global（全局项目）、local（区域项目），后两者主要用于修饰Main Item

   Local Item只适用于列下的第一个主项目，而Global Item则适用于其下方的所有主项目

1、Main Item的主要数据格式

• input：设备操作输入到主机的数据格式，该数据格式会形成一个输入报告。获取输入报告的方式有两种：1、用Control pipe以get report(input)来传输；2、用Interrupt pipe在每一周期固定更新输入报告给主机
• Output：主机输出到装置的数据格式，形成一个输出报告，以Control pipe用set report(output)将报告送到设备，通常不建议用Interrupt pipe.
• Feature：主机送到设备的组态所需数据的数据格式，特征报告只能用Control pipe以get report(feature)和set report(feature)来取得和送出。
• Collection：Input、Output和Feature的集合，如Mouse、Keyboard等（代码类型有：Physical、APPlication、Logical、Report、Named Array、Usage Switch、Usage Modify、Reserved）
• End Collection：Collection集合结束

 2、Global Item的主要数据格式（不完全）

• Usage Page
• Report Count
• Report Size

  3、Local Item的主要数据格式（不完全）

• Usage

  Usages（用途）是报告符中的一部分，主要用于确认设备的具体操作信息，一个报告符中可以含有多个Usage tags。

  Usage和Control的关系是一一对应的   

  Usage是一个32位的无符号整型，高16位定义用途页（Usage Page），低16位定义用途ID（Usage ID）

• Usage Mininum

• Usage Maximum

一般的Items 数据格式分两个部分：前缀和数据

例如：USAGE_PAGE(0x05,0x01)  前者表示前缀，后者表示数据

   0x01表示用途页为通用桌面设备

    0x05——00000101 

           D0~D1表示这个前缀后面跟的数据长度

           D2~D3表示前缀的类型，0-main  1-global  2-local   3-reserved

           D4~D7表示前缀的tag，一般有input、output、feature、collection、end collection

 HID规范中指出：HID为发送输入报告必须拥有一个中断输入端点。中断IN端点使HID能够在非可预期的时间内向主机发送信息，主机驱动程序将使用中断事务来周期性的轮询设备以获得数据。

 因此，对于设备来说，其发送端点(对于主机来说是输入端点)必须为中断端点，这是由HID的类驱动程序所决定的，主机的类驱动程序不会读取HID接口的其它类型的端点的数据。这样设计也是为了保证数据传输的带宽。

而对于HID接口的输出端点(对于设备来说是接收端点)，可以使用其它的类型，比如批量端点。

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