USB2.0描述符小结

   描述符（descriptor）是一个数据结构，使主机了解设备的格式化信息。每一个描述符可能包含整个设备的信息，或是设备中的一个组件。所有的USB外围设备，都必须对标准的USB描述符作出响应。

    在检测设备的期间，主机使用控制传输来要求设备传回描述符。表1列出了描述符的类型。在检测设备的过程中，要求的描述符首先是整个设备，然后是每一个设置配置，每一个设置配置的接口，最后是每一个接口的断点。

表1 标准描述符类型

 

描述符类型	说明	是否需要
Device	设备	是
Device_qualifier		只有同时支持全速与高速的设备才需要，其它设备不允许
Configuration	配置	是
Other_speed_configuration		只有同时支持全速与高速的设备才需要，其它设备不允许
Interface	接口	是
Endpoint	端点	否，如果设备只使用端点0
String	字符串	否，选择性的描述文字
Interface_power		否。支持接口层级的电源管理

 

    每一个设备只能有一个设备描述符，设备描述符包含整个设备的信息，以及设备支持的配置号码。

    每一个设备会有一个或多个配置描述符，来包含设备的电源管理使用，以及设置配置所支持的接口号码。每个接口描述符有0个或多个端点描述符，来包含与端点通信所需的信息。没有端点描述符的接口，仍然可以使用通信用的控制端点。

    当设备接收到一个配置描述符的要求，应该传回该配置描述符以及所有该配置的接口、端点以及其他附属描述符，来达到所要求的字节数目。

    同时支持全速与高速的设备，还支持两个额外的描述符：device_qualifier与other_speed_configuration，这两个额外的描述符与其他附属描述符，包含了使用非目前选择的速度时的设备行为。字符串描述符用来储存厂商或设备名称等文字，其他描述符可以储存这些字符串描述符的索引值。之极可以使用get_descriptor要求，来读取这些字符串描述符。

    USB2.0规范新增了一个interface_power描述符，该功能使得除了设备层级外，接口层级也能够启用电源管理。每一个描述符都包含有一个数值，来描述其描述符的类型。表2列出了USB和HID规范所定义的数值。此数值的位7永远是0，位6和位5用来识别描述符的类型（00h是标准，01h是类别，02h是厂商，03h是保留），位4到位0则用来识别描述符。

表2 描述符的数值

 

类型	数值（十六进制）	描述符
标准 （standard）	01	device
	02	configuration
	03	String
	04	Interface
	05	Endpoint
	06	Device_qualifier
	07	Other_speed_configuration
	08	Interface_power
类别 （class）	21	HID
	29	Hub
HID类别特定	22	Report
	23	physical

 

每一个描述符包含有数个字段，大部分的字段使用前置名称（prefix），来指出该字段的格式与内容。例如：

b表示该字段为一个字节的长度；

w表示两个字节的长度；

bm表示位映射，即字节中的每一位都对应不同的含义；

bcd表示BCD码；

i表示索引或是指针（index）；

id表示标志符（identifier）。

 

n        设备描述符

    设备描述符是在设备连接时，主机第一个读取的描述符，包含了主机需要从设备读取的基本信息。设备描述符有14个字段，如表3所示。依照功能来分，设备描述符的字段包含了描述符本身、设备、配置以及类别4大类。

表3 设备描述符

 

位移 十进制	字段	大小 （字节）	数值	说明
0	bLength	1	数字	描述符大小（字节）
1	bDescriptorType	1	常数	常数Device（01h）
2	bcdUSB	2	BCD	USB规范版本号码
4	bDeviceClass	1	类别	类别码
5	bDeviceSubclass	1	子类别	子类别码
6	bDeviceProtocol	1	协议	协议码
7	bMaxPacketSize(0)	1	数字	端点0的最大信息包大小
8	idVendor	2	ID	厂商ID
10	idProduct	2	ID	产品ID
12	bcdDevice	2	BCD	设备版本号码
14	iManufacturer	1	索引值	制造者的字符串描述符的索引值
15	iProduct	1	索引值	产品的字符串描述符的索引值
16	iSerialNumber	1	索引值	序号的字符串描述符的索引值
17	bNumConfigurations	1	数字	可能配置的数目

 

 

n        Device_qualifier描述符

    同时支持全速与高速的设备，必须有一个device_qualifier描述符。当设备转换速度的时候，设备描述符中的某些字段可能改变。Device_qualifier描述符储存当前不适用的速度的字段数值。设备描述符与device_qualifier描述符中的字段数值，视所选择的速度来做交替。

表4 device_qualifier描述符

 

位移 十进制	字段	大小 （字节）	数值	说明
0	bLength	1	数字	描述符大小（字节）
1	bDescriptorType	1	常数	常数Device_qualifier（06h）
2	bcdUSB	2	BCD	USB规范版本号码
4	bDeviceClass	1	类别	类别码
5	bDeviceSubclass	1	子类别	子类别码
6	bDeviceProtocol	1	协议	协议码
7	bMaxPacketSize(0)	1	数字	端点0的最大信息包大小
8	bNumConfigurations	1	数字	可能配置的数目
9	Reserved	1	0	保留

 

n        配置描述符

    在读取设备描述符后，主机可以读取该设备的配置、接口以及端点描述符。每一个设备都至少有一个配置描述符，用来描述该设备的特性与能力。通常一个设置配置就已经足够，不过多用途或模式的设备可以支持多个设置配置，在同一时间只能有一个作用。

    每一个设置配置都需要一个描述符，此描述符包含设备中的电源使用以及支持的接口数目。每一个配置描述符都有附属的描述符，包含一个或多个接口描述符，以及选择性的端点描述符。

配置描述符有8个字段，如表5所示，在许多设置配置中，有些字段并不使用。

表5 配置描述符

 

位移 十进制	字段	大小 （字节）	数值	说明
0	bLength	1	数字	描述符大小（字节）
1	bDescriptorType	1	常数	常数configuration（02h）
2	wTotalLength	2	数字	此配置传回的所有数据大小（字节）
4	bNumInterfaces	1	数字	此配置支持的接口数目
5	bConfigurationValue	1	数字	Set_configuration与get_configuration要求的标识符
6	iConfigurtion	1	索引值	此配置的字符串描述符的索引值
7	bmAuributes	1	位图	自身电源/总线电源以及远程唤醒设置
8	MaxPower	1	mA	需要总线电源，标识法为（最大mA/2）

 

2       bNumInterfaces：此配置支持的接口数目，最小值是1；

2       bmAuributes：如果设备是自身电源，位6 = 1；位6 = 0 表示此配置是总线供电。如果设备支持远程唤醒（remote wakeup）特性，位5 = 1。如果总线无作用超过3ms，USB必须进入挂起（suspend）状态，如果在挂起状态的设备被主机要求，支持远程唤醒特性（并且启用）的设备可以要求主机重新通信。

2       MaxPower：指定设备所需的总线电流，以mA为单位。此字段等于所需电流的一半，例如设备需要200mA，则MaxPower取100mA。最大的允许电流500mA，如果主机发现所要求的电流无法得到，则会拒绝设置设备的配置。

n        Other_speed_configuration描述符

同时支持全速与高速的设备，必须有一个Other_speed_configuration描述符。此描述符的结构与配置描述符相同，唯一的差别是other_speed_configuration描述符描述的是当设备是在非作用中速度时的配置，Other_speed_configuration描述符与设备配置描述符相同。

表6 other_speed_configuration描述符

 

位移 十进制	字段	大小 （字节）	数值	说明
0	bLength	1	数字	描述符大小（字节）
1	bDescriptorType	1	常数	常数other_speed_configuration（07h）
2	wTotalLength	2	数字	此配置传回的所有数据大小（字节）
4	bNumInterfaces	1	数字	此配置支持的接口数目
5	bConfigurationValue	1	数字	Set_configuration与get_configuration要求的标识符
6	iConfigurtion	1	索引值	此配置的字符串描述符的索引值
7	bmAuributes	1	位图	自身电源/总线电源以及远程唤醒设置
8	MaxPower	1	mA	需要总线电源，标识法为（最大mA/2）

 

n        接口描述符

    接口表示被设备的特性或功能所使用的端点、配置的接口描述符，包含该接口所支持的端点信息。

每一个设置配置必须支持一个接口，对许多设备来说，一个接口就已经足够，不过一个设置配置，可以同时又多个作用中的接口。每一个接口有它自己的接口描述符，此接口所支持的所有端点又各有一个附属描述符。

如果一个设备拥有同时多个作用中接口的设置配置，它就是一个复合设备，主机会为每一个接口，加载一个驱动程序。

    一个设置配置可以支持多个互不相关的接口，改变接口比改变设置配置容易。主机使用set_interface来要求一个接口，并且以get_interface要求来读取目前接口的号码。每一个接口都有它自己的接口描述符与附属描述符。

表7 接口描述符

 

位移 十进制	字段	大小 （字节）	数值	说明
0	bLength	1	数字	描述符大小（字节）
1	bDescriptorType	1	常数	常数interface（04h）
2	bInterfaceNumber	1	数字	识别此接口的数字
3	bAlternateSetting	1	数字	用来选择一个替代设置的数值
4	bNumEndpoints	1	数字	除了端点0外，支持的端点数量
5	bInterfaceClass	1	类别	类别码
6	bInterfaceSubclass	1	子类别	子类别码
7	bInterfaceProtocol	1	协议	协议码
8	iInterface	1	索引值	此接口的字符串描述符的索引值

 

n        端点描述符

    每一个指定在接口描述符内的端点，都有一个端点描述符。断掉0没有端点描述符，因为每一个端点都必须支持断点0。设备描述符包含最大信息包大小的信息，而端点描述符则是定义端点的其他信息。

表8 端点描述符

 

位移 十进制	字段	大小 （字节）	数值	说明
0	bLength	1	数字	描述符大小（字节）
1	bDescriptorType	1	常数	常数endpoint（05h）
2	bEndpointAddress	1	端点	端点数目与方向
3	bmAttributes	1	数字	支持的传输类型
4	wMaxPacketSize	2	数字	支持的最大信息包大小
6	bInterval	1	数字	最大延迟/轮询时距/NAK速率

 

2       bEndpointeAddress：包含端点的数目与方向，位0-3是端点的数目，低速设备最多可以有3个端点（编号0-2），全速与高速设备可以有16个端点9编号0-15）。位7是端点方向，0表示out，1表示in，Ignored表示双向（控制传输）。位4 – 6不使用，必须是0。

2       bmAttributes：位1和0指定端点支持的传输类型：00表示控制传输，01表示实时传输，10表示批量传输，11表示中断传输。如果是端点0，默认是控制传输。USB2.0使用位2-5作为全速与高速的实时端点。位3和位2指定一个同步类型：00是没有同步（no synchronization），01是异步（asynchronous），10是adaptive，11是同步的。位5和位4指定使用类型：00是数据端点（data endpoint），01是反馈端点（feedback endpoint），10是隐含反馈数据端点（implicit feedback data endpoint），11保留。如果是非实时端点，位2-位5必须是0。所有的位6与位7必须是0。

n        字符串描述符

字符串描述符包含描述的文字，USB规范定义了制造者、产品、序号、配置以及接口的字符串描述符，字符串描述符是选择性的，设备可以支持额外的字符串描述符。

表9 字符串描述符

 

位移 十进制	字段	大小 （字节）	数值	说明
0	bLength	1	N+2	描述符大小（字节）
1	bDescriptorType	1	常数	常数STRING(03h)
2	bString	不定	数字	如果是字符串描述符0，此字段是一个1个或更多语言标识符码的数组。如果是其他的字符串描述符，此字段是一个Unicode字符串

 

 

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