05_USB描述符#
参考资料：
《圈圈教你玩USB》
简书jianshu_kevin@126.com的文章
官网：https://www.usb.org/documents
《usb_20.pdf》的《Chapter 9 USB Device Framework》
1. USB设备状态切换图#
2. 标准设备请求#
2.1 SETUP事务的数据格式#
Host使用控制传输来识别设备、设置设备地址、启动设备的某些特性，对于控制传输，它首先发出”setup事务”，如下：
在”setup事务”中，
SETUP令牌包：用来通知设备，”要开始传输了”
DATA0数据包：它含有固定的格式，用来告诉设备”是读还是写”、”读什么”、”写什么”
Hos通过DATA0数据包发送8字节数据给设备，它的格式如下图所示：
2.2 标准设备请求#
控制传输的建立事务中，可以使用下列格式的数据：
上表中各个”宏”取值如下：
2.2 设备/配置/接口/端点#
在SETUP事务的数据里，表示了要访问的是什么：Device？Interface？Endpoint？
对于一个USB设备，它可以多种配置(Configuration)。比如4G上网卡就有2种配置：U盘、上网卡。第1次把4G上网卡插入电脑时，它是一个U盘，可以按照里面的程序。装好程序后，把它再次插入电脑，它就是一个上网卡。驱动程序可以选择让它工作于哪种配置，同一时间只能有一种配置。大多数的USB设备只有一种配置。
一个配置下，可以有多个接口(Interface)，接口等同于功能(Function)。比如USB耳机有两个接口(功能)：声音收发、按键控制。
一个接口，可能有多个设置(Setting)，比如默认设置下它使用较低的带宽，可以选择其他设置以使用更高带宽。
一个接口，由一个或多个端点(Endpoint)组成。端点0属于整个设备的，端点0是双向的。接口还可以有其他端点，这些端点是单向的，要么是批量(Bulk)端点、要么是中断(Interrupt)端点、要么是同步(Isochronous)端点。
3. 描述符#
怎么描述设备、配置、接口、端点？使用描述符(Descriptors)，有设备描述符、配置描述符、接口描述符、端点描述符。所谓描述符，就是一些格式化的数据，用来描述信息。 一个USB设备，
只有一个设备描述符：用来表示设备的ID、它有多少个配置、它的端点0一次最大能传输多少字节数据
可能有多个配置描述符：用来表示它有多少个接口、供电方式、最大电流
一个配置描述符下面，可能有多个接口描述符：用来表示它是哪类接口、有几个设置(Setting)、有几个端点
一个接口描述符符下面，可能有多个端点描述符：用来表示端点号、方向(IN/OUT)、类型(批量/中断/同步)
还有一些字符串描述符(String descriptors)，它用可读的文字来描述设备，是可选的。
3.1 设备描述符#
3.2 配置描述符#
3.3 接口描述符#
3.4 端点描述符#
3.5 示例#
在Ubuntu中可以执行lsusb -v查看USB设备的描述符信息：
book@100ask:~$ sudo lsusb -v
[sudo] password for book:
Bus 001 Device 001: ID 1d6b:0002 Linux Foundation 2.0 root hub
Device Descriptor:
bLength 18
bDescriptorType 1
bcdUSB 2.00
bDeviceClass 9 Hub
bDeviceSubClass 0 Unused
bDeviceProtocol 0 Full speed (or root) hub
bMaxPacketSize0 64
idVendor 0x1d6b Linux Foundation
idProduct 0x0002 2.0 root hub
bcdDevice 5.04
iManufacturer 3 Linux 5.4.0-124-generic ehci_hcd
iProduct 2 EHCI Host Controller
iSerial 1 0000:02:03.0
bNumConfigurations 1
Configuration Descriptor:
bLength 9
bDescriptorType 2
wTotalLength 25
bNumInterfaces 1
bConfigurationValue 1
iConfiguration 0
bmAttributes 0xe0
Self Powered
Remote Wakeup
MaxPower 0mA
Interface Descriptor:
bLength 9
bDescriptorType 4
bInterfaceNumber 0
bAlternateSetting 0
bNumEndpoints 1
bInterfaceClass 9 Hub
bInterfaceSubClass 0 Unused
bInterfaceProtocol 0 Full speed (or root) hub
iInterface 0
Endpoint Descriptor:
bLength 7
bDescriptorType 5
bEndpointAddress 0x81 EP 1 IN
bmAttributes 3
Transfer Type Interrupt
Synch Type None
Usage Type Data
wMaxPacketSize 0x0004 1x 4 bytes
bInterval 12
Hub Descriptor:
bLength 9
bDescriptorType 41
nNbrPorts 6
wHubCharacteristic 0x000a
No power switching (usb 1.0)
Per-port overcurrent protection
bPwrOn2PwrGood 10 * 2 milli seconds
bHubContrCurrent 0 milli Ampere
DeviceRemovable 0x00
PortPwrCtrlMask 0xff
Hub Port Status:
Port 1: 0000.0100 power
Port 2: 0000.0100 power
Port 3: 0000.0100 power
Port 4: 0000.0100 power
Port 5: 0000.0100 power
Port 6: 0000.0100 power
Device Status: 0x0001
Self Powered
Bus 002 Device 003: ID 0e0f:0002 VMware, Inc. Virtual USB Hub
Device Descriptor:
bLength 18
bDescriptorType 1
bcdUSB 1.10
bDeviceClass 9 Hub
bDeviceSubClass 0 Unused
bDeviceProtocol 0 Full speed (or root) hub
bMaxPacketSize0 8
idVendor 0x0e0f VMware, Inc.
idProduct 0x0002 Virtual USB Hub
bcdDevice 1.00
iManufacturer 1 VMware, Inc.
iProduct 2 VMware Virtual USB Hub
iSerial 0
bNumConfigurations 1
Configuration Descriptor:
bLength 9
bDescriptorType 2
wTotalLength 25
bNumInterfaces 1
bConfigurationValue 1
iConfiguration 1 VMware, Inc.
bmAttributes 0xe0
Self Powered
Remote Wakeup
MaxPower 0mA
Interface Descriptor:
bLength 9
bDescriptorType 4
bInterfaceNumber 0
bAlternateSetting 0
bNumEndpoints 1
bInterfaceClass 9 Hub
bInterfaceSubClass 0 Unused
bInterfaceProtocol 0 Full speed (or root) hub
iInterface 1 VMware, Inc.
Endpoint Descriptor:
bLength 7
bDescriptorType 5
bEndpointAddress 0x81 EP 1 IN
bmAttributes 3
Transfer Type Interrupt
Synch Type None
Usage Type Data
wMaxPacketSize 0x0001 1x 1 bytes
bInterval 255
Hub Descriptor:
bLength 9
bDescriptorType 41
nNbrPorts 7
wHubCharacteristic 0x0009
Per-port power switching
Per-port overcurrent protection
bPwrOn2PwrGood 50 * 2 milli seconds
bHubContrCurrent 100 milli Ampere
DeviceRemovable 0x00
PortPwrCtrlMask 0xfe
Hub Port Status:
Port 1: 0000.0100 power
Port 2: 0000.0100 power
Port 3: 0000.0100 power
Port 4: 0000.0100 power
Port 5: 0000.0100 power
Port 6: 0000.0100 power
Port 7: 0000.0100 power
Device Status: 0x2909
Self Powered
Bus 002 Device 002: ID 0e0f:0003 VMware, Inc. Virtual Mouse
Device Descriptor:
bLength 18
bDescriptorType 1
bcdUSB 1.10
bDeviceClass 0 (Defined at Interface level)
bDeviceSubClass 0
bDeviceProtocol 0
bMaxPacketSize0 8
idVendor 0x0e0f VMware, Inc.
idProduct 0x0003 Virtual Mouse
bcdDevice 1.03
iManufacturer 1 VMware
iProduct 2 VMware Virtual USB Mouse
iSerial 0
bNumConfigurations 1
Configuration Descriptor:
bLength 9
bDescriptorType 2
wTotalLength 34
bNumInterfaces 1
bConfigurationValue 1
iConfiguration 1 VMware
bmAttributes 0xc0
Self Powered
MaxPower 0mA
Interface Descriptor:
bLength 9
bDescriptorType 4
bInterfaceNumber 0
bAlternateSetting 0
bNumEndpoints 1
bInterfaceClass 3 Human Interface Device
bInterfaceSubClass 1 Boot Interface Subclass
bInterfaceProtocol 2 Mouse
iInterface 1 VMware
HID Device Descriptor:
bLength 9
bDescriptorType 33
bcdHID 1.10
bCountryCode 0 Not supported
bNumDescriptors 1
bDescriptorType 34 Report
wDescriptorLength 46
Report Descriptors:
** UNAVAILABLE **
Endpoint Descriptor:
bLength 7
bDescriptorType 5
bEndpointAddress 0x81 EP 1 IN
bmAttributes 3
Transfer Type Interrupt
Synch Type None
Usage Type Data
wMaxPacketSize 0x0008 1x 8 bytes
bInterval 1
Device Status: 0x0001
Self Powered
Bus 002 Device 001: ID 1d6b:0001 Linux Foundation 1.1 root hub
Device Descriptor:
bLength 18
bDescriptorType 1
bcdUSB 1.10
bDeviceClass 9 Hub
bDeviceSubClass 0 Unused
bDeviceProtocol 0 Full speed (or root) hub
bMaxPacketSize0 64
idVendor 0x1d6b Linux Foundation
idProduct 0x0001 1.1 root hub
bcdDevice 5.04
iManufacturer 3 Linux 5.4.0-124-generic uhci_hcd
iProduct 2 UHCI Host Controller
iSerial 1 0000:02:00.0
bNumConfigurations 1
Configuration Descriptor:
bLength 9
bDescriptorType 2
wTotalLength 25
bNumInterfaces 1
bConfigurationValue 1
iConfiguration 0
bmAttributes 0xe0
Self Powered
Remote Wakeup
MaxPower 0mA
Interface Descriptor:
bLength 9
bDescriptorType 4
bInterfaceNumber 0
bAlternateSetting 0
bNumEndpoints 1
bInterfaceClass 9 Hub
bInterfaceSubClass 0 Unused
bInterfaceProtocol 0 Full speed (or root) hub
iInterface 0
Endpoint Descriptor:
bLength 7
bDescriptorType 5
bEndpointAddress 0x81 EP 1 IN
bmAttributes 3
Transfer Type Interrupt
Synch Type None
Usage Type Data
wMaxPacketSize 0x0002 1x 2 bytes
bInterval 255
Hub Descriptor:
bLength 9
bDescriptorType 41
nNbrPorts 2
wHubCharacteristic 0x000a
No power switching (usb 1.0)
Per-port overcurrent protection
bPwrOn2PwrGood 1 * 2 milli seconds
bHubContrCurrent 0 milli Ampere
DeviceRemovable 0x00
PortPwrCtrlMask 0xff
Hub Port Status:
Port 1: 0000.0103 power enable connect
Port 2: 0000.0107 power suspend enable connect
Device Status: 0x0001
Self Powered
4. 设备枚举过程示例#
使用”usbprotocolsuite”打开，可以看到设备的枚举过程：
使用控制传输，读取设备信息(设备描述符)：第一次读取时，它只需要得到8字节数据，因为第8个数据表示端点0能传输的最大数据长度。
Host分配地址给设备，然后把新地址发给设备：
使用新地址，重新读取设备描述符，设备描述符长度是18：
读取配置描述符：它传入的长度是255，想一次性把当前配置描述符、它下面的接口描述符、端点描述符全部读出来
读取字符描述符
