USB描述符

2024-01-10 23:27:58

一.设备描述符配置包

typedef struct
{
    uint8_t bmRequestType;
    uint8_t bRequest;
    uint16_t wValue;
    uint16_t wIndex;
    uint16_t wLength;
}USB_SETUP_PACKET;

假设数据包为：80 06 00 01 00 00 40 00

bmRequestType

bit 7: data transfer direction 传输方向
       0:HOST-to-device 下传
       1:Device-to-host 上传
bit 6-5: Type 请求类型
         0:Standard 标准请求
         1:Class 类请求
         2:Vendor 厂商请求
         3:Reserved 保留
bit 4-0: Recipient 接收对象
         0:Device 设备接收
         1:Interface 接口接收
         2:Endpoint 端点接收
         3:Other 其他
         4-31:Reserved 保留

bRequest描述符的请求类型

GET_STATUS				0
CLEAR_FEATURE			1
Reserved for future use	2
SET_FEATURE				3
Reserved for future use	4
SET_ADDRESS				5
GET_DESCRIPTOR			6
SET_DESCRIPTOR			7
GET_CONFIGUARTION		8
SET_CONFIGUARTION		9
GET_INTERFACE			10
SET_INTERFACE			11
SYNCH_FRAME				12

06：表示GET_DESCRIPTOR，可以得知主机想要获取USB设备的描述符，但是还不清楚具体是什么类型的描述符。

wValue

在GET_DESCRIPTOR这个字节中，低字节表示描述符的索引，高字节表示描述符的类型，高字节的类型如下：
```
DEVICE						1
CONFIGUARTION				2
STRING						3
INTERFACE					4
ENDPOINT					5
DEVICE_QUALIFIER			6
OTHER_SPEED_CONFIGURATION	7
INTERFACE_POWER1 			8
```
wVlaue：00 01：表示从偏移地址0开始读取描述符，01表示设备描述符。
wIndex是根据不同的请求而设置不同的值，一般用来说明端点号或者说明接口标识，在获取描述符里，设置为0，或者是语言ID，在这个发送的描述符里，它是设置为00 00。
wLength是根据请求来决定下一阶段发送数据的长度。前面请求第一个字节里，已经说明下一阶段数据传送的方向，这里说明了传送数据的长度，不管是发送数据还是接收数据，都不要超过这个数据长度，在这个获取设备描述符里，它的长度是40 00，按小端格式解释，就是64个字节。

二.回应设备描述符

typedef struct
{
    u8 bLength;             //描述结构体大小
    u8 bDescriptorType;     //描述符类型
    u16 bcdUSB;             //USB版本号
    u8 bDeviceClass;        //设备类代码
    u8 bDeviceSubClass;     //子类代码
    u8 bDeviceProtocol;     //设备协议代码
    u8 bMaxPacketSize0;     //端点0的最大包大小
    u16 idVendor;           //生产厂商编号
    u16 idProduct;          //产品编号
    u16 bcdDevice;          //设备出厂编号
    u8 iManufacturer;       //设备厂商字符串索引
    u8 iProduct;            //产品描述字符串索引
    u8 iSeriaNumber;        //设备序列号字符串索引
    u8 bNumConfigurations;  //当前速度下载能支持的配置数量
}

返回给主控制器的数据结构就是上面的内容，只要把上面的结构体填写合适的内容，就可以发送给主控制器，12 01 10 01 00 00 00 40 00 80 00 80 00 01 04 2C 4A 01。

bLength是本结构体的大小，本次返回的结构体长度是0X12，也就是18个字节。
bDescriptorType是描述符的类型，它的定义跟主控制器发下来的描述符类型是一样的，如下：
```
DEVICE						1
CONFIGUARTION				2
STRING						3
INTERFACE					4
ENDPOINT					5
DEVICE_QUALIFIER			6
OTHER_SPEED_CONFIGURATION	7
INTERFACE_POWER1 			8
```
由于返回的是设备描述符，所以就选择了0x01，用这个类型来区分不同的描述符。
bcdUSB是USB发布的版本协议，USB1.1表示为0x0110.
bDeviceClass是设备分类，当它的值是0时，表示所有接口在配置描述符里，并且所有接口是独立的。当它的值是1到FEH时，表示不同的接口关联的。当它的值是FFH时，它是厂商自己定义的。在这个设备里，它的值为0.
bDeviceSubClass是设备子分类码，当前面的bDeviceClass值是0时，这里一定要设置为0，其他就根据USB-IF组织定义的编码。
bDeviceProtocols是设备使用的协议，如果使用USB-IF组织定义的协议，就需要设置这里的值，如果不使用，就直接设置为0，如果厂商自己定义的可以设置为FFH，以上三个值，在本设备中全部设置为0.
bMaxPacketSize0是端点0收发最大包的大小，仅允许设置8、16、32、64中的任何一个大小。
idVendor是厂商标识，由USB-IF分配的编码，这里使用0x8000.
idProduct是厂商定义的产品标识，可以让操作系统加载不同的驱动程序。
bcdDevice是用BCD表示的设备发布的版本号，这里是1.00.
iManufacturer是厂商字符串的偏移值，这个值主要说明了它在字符串描述符里的偏移位置，如果它设置为0，表示没有厂商字符串，在这里是0x04.
iProduct是产品字符串的偏移值…，在这里是0x2C.
iSerialNumber是序列号字符串的偏移值…，在这里是0x4A.
bNumConfigurations是配置描述符的个数，在这里只使用了一个配置描述符，所以设置为1.

三.设置USB地址

前面已经解释了主控制器怎样发送设备描述符下来，然后设备返回相应的设备描述符，下一步就是主控制器分配地址给设备，USB的设备地址是从1开始到127，下面就是接收到主控制器发下来的数据包：00 05 01 00 00 00 00 00.

由USB_SETUP_PACKET定义具体的分析这个数据，就知道应做什么样的响应了。先取得bmRequestType的类型，也就是第一个字节，它是00，从USB协议里查看，它的方向位是主控制器发送给设备，由bit5和bit6位可以得知它是USB协议里定义的标准请求，由bit4-0位知道它是USB设备接收这个包数据。

bRequest是05，为设置地址SET_ADDRESS，所以这个包需要按设置地址的格式去解释后面的数据。

wValue存放USB的设备地址，因为它的值是01 00，按小端格式解释就是0x0001.

USB的串行引擎通过这个地址来判断是否接收总线上的数据，如果发送的地址跟它一致，就会接收主控制器发过来的数据，当然从这个设备发出去的数据也带有这个地址，因此就可以让主控制器识别不同的USB设备数据了。

四.配置描述符

在有了设备地址后，主机会再次发送获取上面已经读取的设备描述符：80 06 00 01 00 00 12 00，然后USB设备也再次回应它，但这次发送的长度是0x0012了，不会是第一次64个字节长度了。接着USB设备就返回下面的描述符给主控制器，也就是第一次已经发送的设备描述符，如下：12 01 10 01 00 00 00 40 00 80 00 80 00 01 04 2C 4A 01，这样分配地址之后，再次获取设备描述符成功了。

接着就是主控制器获取配置描述符，下面就是收到的配置描述符数据：80 06 00 02 00 00 09 00，分析以上数据：

bmRequestType:80，表示方向是从USB设备发送给主机，接收设备是USB设备。
bRequest:06，表示获取描述符，GET_DESCRIPTOR。
wValue:00 02，低字节表示偏移地址00，高字节表示描述符的类型，CONFIGURATION，返回的是配置描述符。
wIndex:00 00
wLength:09 00，表示返回描述符的长度，这里是9个字节

接下来就是设备返回配置描述符给主控制器，发送的数据如下：09 02 22 00 01 01 00 01 32，发送的数据是按下面的结构来定义，这也是在USB协议里定义的格式：
```
typedef struct 
{
    u8 bLength;             //描述结构体大小
    u8 bDescriptorType;     //描述符类型
    u16 wTotallLength;      //配置描述符集合总长度
    u8 bNumInterfaces;      //配置支持的接口数
    u8 bConfigurationValue; //该配置的值
    u8 iConfiguartion;      //描述该配置的字符串索引值
    u8 bmAttributes;        //供电模式选择
    u8 bMaxPower;           //设备需要的最大电源
}
```
1. bLength配置的长度，也就是配置结构的整个长度，这里为9字节。
2. bDescriptorType是描述符的类型，这里是配置描述符，所以设置为02。
3. wTotallLength是所有配置设置的结构长度，包括配置描述符、接口描述符、HID描述符、端点描述符或者其他描述符。这里是22 00，也就是0x0022个字节。
4. bNumInterfaces是接口个数，这里一个。
5. bConfigurationValue是配置的个数，当设置配置时发送的值，这个设置为1个配置。
6. iConfiguration是说明配置的字符的偏移，这里是0。
7. bMAttributes是配置特性，D7位保留，D6位是说明是否自供电，D5位是否支持远程唤醒，D4-D0是保留。
8. bMaxPower是使用的功率，它采用电流来表示，每2mA为单位，通过这样的说明，主控制器就知道这个设备是什么样的的设备，有多少功能。
五.字符串描述符

如果在设备描述符那里指定没有字符串描述符的话，在这里是不会收到字符串描述符的，由于我在设备描述符里有字符串描述符的偏移地址，因此，就收到主控制器发出请求字符串描述符，收到的数据如下：80 06 00 03 00 00 FF 00。
1. bmRequestType:80表示方向是从USB设备发送给主控制器，接收设备是USB设备。
2. bRequest:06表示这是获取描述符，GET_DESCRIPTOR。
3. wValue:00 03，低字节表示偏移地址00，高字节表示描述符的类型STRING。
4. wIndex:00 00
5. wLength:FF 00，它表示返回描述符的长度，这里是256个字节。
  
  因此，这个获取字符串描述符，就是从字符串描述符内存里，0偏移地址开始的位置读取第一个字符串描述符返回给主控制器。接着就返回下面的数据给主控制器：04 03 09 04。
```
typedef struct
{
    u8 bLength;
    u8 bDescriptorType;
    u16 bString;
}
```
  1. bLength是所有数据的长度，这里为4。
  2. bDescriptorType是描述类型，这里字符串描述符，所以这是3.
  3. bString是可变的字符串数组，不超过254个都应该是可以的，并且它是使用UNICODE编码的字符串，在这里09 04，这是美国英语的标识，0x0409。如果想输入中文的标识，只要改为0x0804就可以了。
    
    通过这个字符串描述符，主控制器就知道字符串描述符是使用什么语言说明的了，这样就可以支持全世界的语言标识。
  原文链接：https://www.cnblogs.com/Daniel-G/p/3993883.html

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