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。<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />
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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