原创 USB的报告描述符学习

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现在在我手上，有三本书：《USB2.0硬件设计》、《圈圈教你玩USB》和《基于MKD的STM32处理器应用开发》。我都翻到了与 报告描述符相关的部分，边看、边理解、边记录。

一、HID类与报告描述符

1、设备类和接口类的含义

为了使USB设备的开发标准化，USB定义了许多标准设备类、设备子类，好处是如果你遵循这些设备类的控制要求，有时候可以不用开发上位机上的驱动程序，因为windows已经自带了驱动。即使没有相应的驱动，也会使驱动开发更为简单。

特别是有些标准系统设备，连应用程序都可以不用开发，真正的“即插即用”，比如USB鼠标、USB键盘和U盘。

通过“JoyStickMouse”例程的学习，我发现在描述符中有两处讲到了设备类。

一是设备描述符第4、5、6字节，分别表示设备类、子类和协议。

二是接口描述符第5、6、7字节，分别表示接口类、子列和协议。

它们之间有什么关联呢？书上都没有详细的说明，求助于网络。搜到了下面一片文章，讲得比较详细。我就留下链接，把表复制过来。有兴趣的可以去源地址查看全文。

USB设备类及设备子类及接口采用的设备类协议

上面这个表指明了只有类“02”、“DC”、“EF”和“FF”可以将类代码写在设备描述符中，“09”HUB类必须将设备类代码写在设备描述负重。其它的设备类、协议都必须放在接口描述符中。

HID设备设备类代码03，子类表示是否支持启动，协议与是否支持启动有关。对于普通应用没有意义，都写成0也可以。

那么对于HID设备，到底加载什么类型的驱动呢？实际上这取决于“报告描述符”中对“用途页、用途”的指定。

如果要使用自定义设备，则需要自己开发驱动，设备类代码设定为“FF”。

2、鼠标的报告描述符分析

《圈圈教你玩USB》的“4.8 再谈USB HID的报告描述符”对其结构、特性做了详细的分析，我从中学到了不少。

（1）   报告描述符主要是为了描述报告的结构、用途。

（2）   指定位域作用时，同时指明用途页、用途。

（3）   指明用途可以一个个指定、可以指明最大值和最小值。

（4）   Sel 和 Ary：这个在实例中阐明。

（5）   基本用途类型：集合、控制、数据。

（6）   鼠标、游戏杆、键盘都属于集合类用途。

（7）   音量控制、键盘LED开关控制、鼠标按键控制属于控制类用途。

（8）   选择器、动态标志、动态值属于数据类用途。

后面这几个，还理解得不是很好。

const u8 Joystick_ReportDescriptor[JOYSTICK_SIZ_REPORT_DESC] =

  {

    0x05,  0x01,        /*Usage Page(Generic Desktop)*/

    0x09,  0x02,        /*Usage(Mouse)*/  用途鼠标属于集合类，可以开集合，以下所以数据都在这四个字节的控制范围内。主机读到以上信息后，就会将该设备视为标准系统设备“鼠标”。

    0xA1,  0x01,        /*Collection(Logical)*/ //这个应用集合一直作用到报告最后。

    0x09,  0x01,        /*Usage(Pointer)*/  //这里又开了一个子集合，用途为指针，集合为物理集合。0x05,  0x01的作用域到了这儿，所以这个集合仍然属于Generic Desktop

    0xA1,  0x00,        /*Collection(Linked)*/

    0x05,  0x09,        /*Usage Page(Buttons)*/

    0x19,  0x01,        /*Usage Minimum(1)*/

    0x29,  0x03,        /*Usage Maximum(3)*/

以上六个字节说明了这是按键用途页，下面的01到03说明是控制类用途，可以确定，这个主条目有三个数据域。

    0x15, 0x00,         /*Logical Minimum(0)*/  每个数据域是1位。

    0x25, 0x01,         /*Logical Maximum(1)*/

    0x95, 0x03,        /*Report Count(3)*/ 3个数据域

    0x75, 0x01,         /*Report Size(1)*/ 每个大小为1位。

    0x81, 0x02,         /*Input(Variable)*/

//一个数据集合到此结束。81是一个输入主条目，02表示数据的性质为“数据、变量、绝对值。但是这个数据域只占了一个字节的3位，所以下面需要一个数据集合填满高5位。

    0x95,  0x01,        /*Report Count(1)*/

    0x75,  0x05,        /*Report Size(5)*/

    0x81,  0x03,        / 主条目结束，填充5位常数，构成一个字节。

//   0x01, 原来数据为0x01，这里改为03后，每位表示独立的常量

    0x05, 0x01,         /*Usage Page(Generic Desktop)*/

    0x09, 0x30,         /*Usage(X axis)*/

    0x09, 0x31,         /*Usage(Y axis)*/

    0x09, 0x38,         /*Usage(Wheel)*/这里单独指明了三个用途。与前面的Usage Minimum——Usage Maximum有异曲同工之妙，也是指明三个数据域。

    0x15, 0x81,         /*Logical Minimum(-127)*/

    0x25, 0x<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />7F,         /*Logical Maximum(127)*/这里指明了数据的范围，从-127到127，每个数据域至少8位。

    0x75, 0x08,         /*Report Size(8)*/

    0x95, 0x03,         /*Report Count(3)*/

    0x81, 0x06,         /*Input(Variable, Relative)*/

//这里数据的性质是相对值，针对鼠标X、Y方向和滚轮。

0xC0,          /*End Collection*/  //关掉了指针物理集合，鼠标应用集合还没有关

0x09,   0x3c,        //这是一个局部条目，表示运动唤醒。全局条目性质仍然是：0x05,  0x01 (Generic Desktop)

    0x05,   0xff,          //这是一个全局条目用途页，由用户自己定义

    0x09,   0x01,        //局部条目用途，由用户自己定义，这里的意思没有弄明白，在程序中好像也没有用到。

    0x15,   0x00,        //全局条目，逻辑最小值

    0x25,   0x01,            //全局条目，逻辑最大值 说明数据域为1位。

    0x75,   0x01,            //全局条目 ，数据长度1位

    0x95,   0x02,        //全局条目，数据的数量2个。

0xb1,   0x22,            //主条目，Feature，变量，数组，非优选状态

    0x75,   0x06,            //全局条目       ，数据长度6位

    0x95,   0x01,            //全局条目 ，数量为1个。填充6个凑满一个字节。

    0xb1,   0x01,            //主条目，Feature，常数

    0xc0              //关鼠标应用集合。

  }

二、改造成键盘报告描述符

1、改造的目的

我的开发板上可以实现7个键，除了PB3按钮用于退出，还有六个键可以用于键盘。分配如下：

OK键用于“左GUI键”，就是那个一按就显示开始菜单的按键；

PB2用于“左Ctrl”。

上右下左分别表示“abcd”。

通过这样分析，报告描述符输入部分需要2个字节（除了ctrl、shift外，不支持多键同时按下）。

输出部分用一个字节，其中用第1位表示大小写是否打开，并且用于控制开发板上“唯一的可控Led”。

这个报告描述符将用于实现USB键盘。

2、键盘报告描述符

   以下报告描述符结合上面的鼠标报告描述符，并且借鉴了圈圈书中的报告描述符代码。

const u8 Keyboard_ReportDescriptor[JOYSTICK_SIZ_REPORT_DESC] =

  {

    0x05,  0x01,        /*Usage Page(Generic Desktop)*/

   （ 0x09,  0x02,        /*Usage(Mouse)*/  用途鼠标属于集合类，可以开集合，以下所以数据都在这四个字节的控制范围内。主机读到以上信息后，就会将该设备视为标准系统设备“鼠标”。）

    0x09,  0x06  //06表示键盘用途。

    0xA1,  0x01,        /*Collection(Logical)*/ //这个应用集合一直作用到报告最后。

    （0x09,  0x01,        /*Usage(Pointer)*/  //这里又开了一个子集合，用途为指针，集合为物理集合。0x05,  0x01的作用域到了这儿，所以这个集合仍然属于Generic Desktop

    0xA1,  0x00,        /*Collection(Linked)*/ ）

    现在不需要物理集合了，应用集合将包含所有的数据。

    （0x05,  0x09,        /*Usage Page(Buttons)*/）

    0x05,  0x07,   //把用途页改变为按键

    0x19,  0xe0,        /*Usage Minimum(1)*/

    0x29,  0xe7,        /*Usage Maximum(3)*/

    0x15, 0x00,         /*Logical Minimum(0)*/  每个数据域是1位。

    0x25, 0x01,         /*Logical Maximum(1)*/

    0x95, 0x08,        /*Report Count(3)*/ 3个数据域

    0x75, 0x01,         /*Report Size(1)*/ 每个大小为1位。

    0x81, 0x02,         /*Input(Variable)*/

//一个数据集合到此结束。81是一个输入主条目，02表示数据的性质为“数据、变量、绝对值。但是这个数据域只占了一个字节的3位，所以下面需要一个数据集合填满高5位。

    0x05, 0x07,         /*键盘控制用途页*/

    0x19, 0x00,         /*Usage 最小值0*/

    0x29, 0x65,         /*Usage  最大值101*/

0x15, 0x00,         /*Logical Minimum(0)*/

    0x25, 0xFF,         /*Logical Maximum(255)*/这里指明了数据的范围，从0到255，每个数据域至少8位。

    0x75, 0x08,         /*Report Size(8)*/

    0x95, 0x01,         /*Report Count(1)*/

    0x81, 0x00,         /*Input(Variable, Array)*/

//这里数据的性质是数据、数组、绝对值。

//又一个数据集合结束。一个字节。输入共两个字节。

    0x05,  0x07,         /*LED用途页*/

    0x19,  0x00,         /*Usage 最小值0*/

    0x29,  0x03,         /*Usage  最大值3*/  表示有3个数据域

    0x15,  0x00,         /*Logical Minimum(0)*/

    0x25,  0x01,         /*Logical Maximum(1)*/这里指明了数据的范围，从0到1，每个数据域为1位。

    0x75, 0x01,         /*Report Size(1)*/

    0x95, 0x03,         /*Report Count(3)*/

    0x91, 0x02,         /*Output(Variable, Abs)*/

//输出3个位。

    0x75, 0x01,         /*Report Size(1)*/

    0x95, 0x05,         /*Report Count(5)*/

    0x91, 0x03,         /*Output(Constant, Abs)*/

//输出5个位。常数。

//加上上面的3位，构成输出一个字节。

    0xc0              //关键盘应用集合。

  }