USB HID 設備類協議入門

　　USB HID類是比較大的一個類，HID類設備屬于人機交互操作的設備。用于控制計算機操作的一些方面，如USB鼠標，USB鍵盤，USB游戲操縱桿，USB觸摸板，USB軌跡球、電話撥號設備、VCR遙控等等設備。另外，使用HID設備的一個好處就是，操作系統自帶了HID類的驅動程序，而用戶無需去開發(fā)很麻煩的驅動程序，只要直接使用API調用即可完成通信。所以很多簡單的USB設備，喜歡枚舉成HID設備，這樣就可以不用安裝驅動而直接使用。

二、USB HID類可采用的通信管道

　　所有的HID設備通過USB的控制管道（默認管道，即端點0）和中斷管道與主機通信。

　　控制管道主要用于以下3個方面：

• 接收/響應USB主機的控制請示及相關的類數據
• 在USB主機查詢時傳輸數據（如響應Get_Report請求等）
• 接收USB主機的數據

　　中斷管道主要用于以下兩個方面：

• USB主機接收USB設備的異步傳輸數據
• USB主機發(fā)送有實時性要求的數據給USB設備

　　從USB主機到USB設備的中斷輸出數據傳輸是可選的，當不支持中斷輸出數據傳輸時，USB主機通過控制管道將數據傳輸給USB設備。

三、與USB HID設備有關的描述符

　　HID設備的描述符除了5個USB的標準描述符（設備描述符、配置描述符、接口描述符、端點描述符、字符串描述符，見百合電子工作室的另一篇文章：USB開發(fā)基礎－－USB命令（請求）和USB描述符）外，還包括3個HID設備類特定描述符：HID描述符、報告描述符、實體描述符。

　　除了HID的三個特定描述符組成對HID設備的解釋外，5個標準描述符中與HID設備有關的部分有：

• 設備描述符中bDeviceClass、bDeviceSubClass和bDeviceProtocol三個字段的值必須為零。
• 接口描述符中bInterfaceClass的值必須為0x03，bInterfaceSubClass的值為0或1，為1表示HID設備符是一個啟動設備（Boot Device，一般對PC機而言才有意義，意思是BIOS啟動時能識別并使用您的HID設備，且只有標準鼠標或鍵盤類設備才能成為Boot Device。如果為0則只有在操作系統啟動后才能識別并使用您的HID設備），bInterfaceProtocol的取值含義如下表所示：　

下面分別對這3個HID設備類特定描述符進行說明。

1、HID描述符

　　HID描述符關聯于接口描述符，因而如果一個設備只有一個接口描述符，則無論它有幾個端點描述符，HID設備只有一個HID描述符。HID設備描述符主要描述HID規(guī)范的版本號、HID通信所使用的額外描述符、報表描述符的長度等。表2所示為HID描述符的結構：

2、報告描述符

　　HID設備的報告描述符比較復雜也比較難理解。

　　報告描述符的語法不同于USB標準描述符，它是以項目（items）方式排列而成，無一定的長度。HID的報告描述符已經不是簡簡單單的描述某個值對應某個固定意義了，它已經能夠組合出很多種情況，并且需要PC上的HID驅動程序提供parser解釋器來對描述的設備情形進行重新解釋，進而組合生成出本HID硬件設備獨特的數據流格式，所以我覺得可以把它理解為“報告描述符腳本語言”更為貼切。我們使用“報告描述符”專用腳本語言，讓用戶來自己定義他們的HID設備都有什么數據、以及這些數據各個位（bit）都有什么意義。

　　有關報告描述符的詳細信息可參考USB HID協議，USB協會提供了一個HID描述符編輯工具稱作HID Descriptor Tool，用它可方便生成我們的報告描述符。

3、實體描述符

　　實體描述符被用來描述設備的行為特性。實體描述符是可選的描述符，HID設備可以根據其本體的設備特性選擇是否包含實體描述符。表5所示為HID的實體描述符結構。

四、USB HID類命令（請求）

　　HID設備類特定的命令（請求）有6個，它們分別是Get_Report、Get_Idle、Get_Protocol、Set_Report、Set_Idle和Set_Protocol。

　　HID類請求（命令）數據包格式如表8所示：

　　USB主機在請求HID設備的配置描述符時，設備首先返回的描述符為：配置描述符、接口描述符、HID描述符、端點描述符。HID描述符里包含了其附屬的描述的類型和長度（如報告描述符），然后主機再根據HID描述符的信息請求其相關的描述符。