USB的HID通信協(xié)議.doc

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USB事務(wù)處理是主機和設(shè)備之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締挝唬梢幌盗芯哂刑囟ǜ袷降男畔M成。因此，要了解完整的USB通信協(xié)議，必須從USB的信息傳輸單元包及其數(shù)據(jù)域談起。通過由下而上，從簡單至復(fù)雜的通信協(xié)議單位組成各種復(fù)雜的通信協(xié)議，進而構(gòu)建出完整的通信協(xié)議。 16.4.1 包 包（Packet）是USB系統(tǒng)中信息傳輸?shù)幕締卧?，所有?shù)據(jù)都是經(jīng)過打包后在總線上傳輸?shù)?。首先了解一下包的組成。 USB包由五部分組成，即同步（SYNC）字段、包標(biāo)識符（PID）字段、數(shù)據(jù)字段、循環(huán)冗余校驗（CRC）字段和包結(jié)尾（EOP）字段，包的基本格式如下： 同步字段（SYNC） PID字段 數(shù)據(jù)字段 CRC字段 包結(jié)尾字段（EOP） 在USB的數(shù)據(jù)傳輸中，所有的傳輸包都起始于SYNC，接著是PID，后面是包中所包含的數(shù)據(jù)信息，接下來是用來檢測包中數(shù)據(jù)錯誤的循環(huán)冗余校驗信息，最后以包結(jié)尾作為結(jié)束標(biāo)志。下面我們將一一介紹每個字段。 1．同步（SYNC）字段 SYNC字段由8位組成，作為每個數(shù)據(jù)信息包的前導(dǎo)。顧名思義，它是用來產(chǎn)生同步作用的，目的是使USB設(shè)備與總線的包傳輸率同步，它的數(shù)值固定為00000001。 2．包標(biāo)識符（PID）字段 PID字段是緊隨在SYNC字段后面，用來表示數(shù)據(jù)信息包的類型。在USB協(xié)議中，根據(jù)PID的不同，USB包有著不同的類型，分別表示具有特定的意義。如下所示： PID0 PID1 PID2 PID3 包標(biāo)識符長度為一個字節(jié)（8個數(shù)據(jù)位），由4個位的包類型字段和4個位的校驗字段構(gòu)成。PID是USB包類型的唯一標(biāo)志，USB主機和USB設(shè)備在接收到包后，必須首先對包標(biāo)識符解碼得到包的類型，并判斷其意義從而做出下一個反應(yīng)。包標(biāo)識符中的校驗字段是通過對類型字段的每個位求反碼產(chǎn)生的，它是用來對包類型字段進行錯誤檢測用的，旨在保證對包的標(biāo)識符譯碼的可靠性，如果4個檢驗位不是它們各自的類型位的反碼，則說明標(biāo)識符中的信息有錯誤。 表16-2中列出了信息包的類型，包括令牌、數(shù)據(jù)、握手或特殊四種信息包類型。為簡化對USB的認識，有關(guān)高速傳輸?shù)牟糠譀]有在表中列出。 3．?dāng)?shù)據(jù)字段 在USB包中，數(shù)據(jù)字段是用來攜帶主機與設(shè)備之間要傳遞的信息，其內(nèi)容和長度根據(jù)包標(biāo)識符、傳輸類型的不同而各不相同。并非所有的USB包都必須有數(shù)據(jù)字段，例如握手包、專用包和SOF令牌包就沒有數(shù)據(jù)字段。在USB包中，數(shù)據(jù)字段可以包含設(shè)備地址、端點號、幀序列號以及數(shù)據(jù)等內(nèi)容。在總線傳輸中，總是首先傳輸字節(jié)的最低位，最后傳輸字節(jié)的最高位。 (1) 設(shè)備地址（ADDR）數(shù)據(jù)域 ADDR數(shù)據(jù)域由7位組成，可用來尋址多達127個外圍設(shè)備。 (2) 端點（ENDP）數(shù)據(jù)域 ENDP數(shù)據(jù)域由4位組成。通過這4個位最多可尋址出32個端點。這個ENDP數(shù)據(jù)域僅用在IN、OUT與SETUP令牌信息包中。對于慢速設(shè)備可支持端點0以及端點1作為中斷傳輸模式，而全速設(shè)備則可以擁有16個輸入端點（IN）與16個輸出端點（OUT）共32個端點。 (3) 幀序列號 當(dāng)USB令牌包的PID為SOF時，其數(shù)據(jù)字段必須為11位的幀序列號。幀序列號由主機產(chǎn)生，且每個數(shù)據(jù)幀自動加一，最大數(shù)值為0x7FF。當(dāng)幀序列號達到最大數(shù)時將自動從0開始循環(huán)。 (4) 數(shù)據(jù) 它僅存于DATA信息包內(nèi)，根據(jù)不同的傳輸類型，擁有不同的字節(jié)大小，從0到1023字節(jié)（實時傳輸）。 4．循環(huán)冗余校驗（CRC）字段 根據(jù)不同的信息包類型，CRC數(shù)據(jù)域由不同數(shù)目的位所組成。其中重要的數(shù)據(jù)信息包采用CRC16的數(shù)據(jù)域（16個位），而其余的信息包類型則采用CRC5的數(shù)據(jù)域（5個位）。其中的循環(huán)冗余碼校驗CRC，是一種錯誤檢測技術(shù)。由于數(shù)據(jù)在傳輸時，有時候會發(fā)生錯誤，因此CRC可根據(jù)數(shù)據(jù)算出一個校驗值，然后依此判斷數(shù)據(jù)的正確性。 5．包結(jié)尾（EOP）字段 包的發(fā)送方在包的結(jié)尾發(fā)出包結(jié)尾信號。它表現(xiàn)為差分線路的兩根數(shù)據(jù)線保持2比特低位時間和1比特空閑位時間。USB主機根據(jù)EOP判斷數(shù)據(jù)包的結(jié)束。 16.4.2 信息包格式 根據(jù)信息包所實現(xiàn)的功能，其可以分為3種類型：令牌包、數(shù)據(jù)包和握手包。其中，令牌包定義了數(shù)據(jù)傳輸?shù)念愋?，?shù)據(jù)包中含有需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，握手包指明了數(shù)據(jù)接收是否成功。 1．令牌（token）包 在USB系統(tǒng)中，只有主機才能發(fā)出令牌包。令牌包定義了數(shù)據(jù)傳輸?shù)念愋?，它是事?wù)處理的第一階段。令牌包格式如下： 8位 8位 7位 4位 5位 SYNC PID ADDR ENDP CRC5 令牌包中較為重要的是SETUP、IN和OUT這三個令牌包。它們用來在根集線器和設(shè)備端點之間建立數(shù)據(jù)傳輸。一個IN包用來建立一個從設(shè)備到根集線器的數(shù)據(jù)傳送，一個OUT包用來建立從根集線器到設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸。IN包和OUT包可以對任何設(shè)備上的任何端點編址。一個SETUP包是一個OUT包的特殊情形，它是“高優(yōu)先級的”，也就是說設(shè)備必須接受它，即使設(shè)備正在進行數(shù)據(jù)傳輸操作的過程中也要對其進行響應(yīng)。SETUP包總是指向端點0的。 2．?dāng)?shù)據(jù)（data）包 一個數(shù)據(jù)信息包包含了4個數(shù)據(jù)域：SYNC、PID、DATA與CRC16。在這里要注意的是DATA數(shù)據(jù)域內(nèi)所放置的位值，需根據(jù)USB設(shè)備的傳輸速度（慢速、高速與全速）以及傳輸類型（中斷傳輸、批量傳輸、等時傳輸）而定，且須以8字節(jié)為基本單位。也就是，若傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不足8字節(jié)，或傳輸?shù)阶詈笏Ｓ嗟囊膊蛔?字節(jié)，仍須傳輸8字節(jié)的數(shù)據(jù)域。格式如下： 8位 8位 0~1023字節(jié) 16位 SYNC PID DATA CRC16 3．握手（Handshake）包 握手信息包是最簡單的信息包類型。在這個握手信息包中僅包含一個PID數(shù)據(jù)域而已，它的格式如下所列： 8位 8位 SYNC PID 其中僅包含SYNC與PID兩個數(shù)據(jù)域。 16.4.3 事務(wù) 在USB上數(shù)據(jù)信息的一次接收或發(fā)送的處理過程稱為事務(wù)處理（Transaction）。事務(wù)處理的類型包括輸入(IN)事務(wù)處理、輸出(OUT)事務(wù)處理、設(shè)置(SETUP)事務(wù)處理和幀開始、幀結(jié)尾等類型。在輸出(OUT)事務(wù)處理和設(shè)置(SETUP)事務(wù)處理中，緊接著SETUP和OUT包后的是DATA包，DATA0和DATA1包是交替地發(fā)送的，在DATA包后面，設(shè)備將回應(yīng)一個握手信號，如果設(shè)備可以接收數(shù)據(jù)，就回應(yīng)ACK包，如果設(shè)備忙，就回應(yīng)NAK包，如果設(shè)備出錯，則回應(yīng)STALL包；在IN事務(wù)中，IN包后面是設(shè)備發(fā)來的DATA包或NAK包或STALL包，若設(shè)備忙或出錯，就發(fā)NAK包或STALL包給主機，若設(shè)備數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好發(fā)送，則發(fā)DATA包，DATA0和DATA1包也是交替地發(fā)送的，緊接著DATA包后面是主機發(fā)給設(shè)備的握手包，ACK表示主機可以接收數(shù)據(jù)，NAK包代表主機忙，STALL包代表主機出錯。下面我們再分別介紹這些事務(wù)。 1．輸入（IN）事務(wù)處理 輸入事務(wù)處理表示USB主機從總線上的某個USB設(shè)備接收一個數(shù)據(jù)包的過程，接下來分析輸入事務(wù)處理的各種典型情況： (1) 正常的輸入事務(wù)處理 1．主機->設(shè)備(令牌信息包) SYNC IN ADDR ENDP CRC5 2．設(shè)備->主機(數(shù)據(jù)信息包) SYNC DATA0 DATA CRC16 3．主機->設(shè)備(握手信息包) SYNC ACK (2) 設(shè)備忙時的輸入事務(wù)處理 1．主機->設(shè)備(令牌信息包) SYNC IN ADDR ENDP CRC5 2．設(shè)備->主機(握手信息包) SYNC NAK (3) 設(shè)備出錯時的輸入事務(wù)處理 1．主機->設(shè)備(令牌信息包) SYNC IN ADDR ENDP CRC5 2．設(shè)備->主機(握手信息包) SYNC STALL 2．輸出（OUT）事務(wù)處理 (1) 正常的輸出事務(wù)處理 1．主機->設(shè)備(令牌信息包) SYNC OUT ADDR ENDP CRC5 2．主機->設(shè)備(數(shù)據(jù)信息包) SYNC DATA0 DATA CRC16 3．設(shè)備->主機(握手信息包) SYNC ACK (2) 設(shè)備忙時的輸出事務(wù)處理 1．主機->設(shè)備(令牌信息包) SYNC OUT ADDR ENDP CRC5 2．主機->設(shè)備(數(shù)據(jù)信息包) SYNC DATA0 DATA CRC16 3．設(shè)備->主機(握手信息包) SYNC NAK (3) 設(shè)備出錯時的輸出事務(wù)處理 1．主機->設(shè)備(令牌信息包) SYNC OUT ADDR ENDP CRC5 2．主機->設(shè)備(數(shù)據(jù)信息包) SYNC DATA0 DATA CRC16 3．設(shè)備->主機(握手信息包) SYNC STALL 3．設(shè)置（SETUP）事務(wù)處理 (1) 正常的設(shè)置事務(wù)處理 1．主機->設(shè)備(令牌信息包) SYNC SETUP ADDR ENDP CRC5 2．主機->設(shè)備(數(shù)據(jù)信息包) SYNC DATA0 DATA CRC16 3．設(shè)備->主機(握手信息包) SYNC ACK (2) 設(shè)備忙時的設(shè)置事務(wù)處理 1．主機->設(shè)備(令牌信息包) SYNC SETUP ADDR ENDP CRC5 2．主機->設(shè)備(數(shù)據(jù)信息包) SYNC DATA0 DATA CRC16 3．設(shè)備->主機(握手信息包) SYNC NAK (3) 設(shè)備出錯時的設(shè)置事務(wù)處理 1．主機->設(shè)備(令牌信息包) SYNC SETUP ADDR ENDP CRC5 2．主機->設(shè)備(數(shù)據(jù)信息包) SYNC DATA0 DATA CRC16 3．設(shè)備->主機(握手信息包) SYNC STALL 16.4.4 USB傳輸類型 在USB的傳輸中，制定了4種傳輸類型：控制傳輸、中斷傳輸、批量傳輸以及實時傳輸。這里只詳細介紹控制傳輸，其他傳輸類型只作簡要說明。 1．控制傳輸 控制傳輸是USB傳輸中最重要的傳輸，唯有正確地執(zhí)行完控制傳輸，才能進一步正確地執(zhí)行其他傳輸模式。 由于每個USB設(shè)備可能速度、傳輸?shù)陌拇笮〉刃畔⒂锌赡懿煌?，因此每個USB設(shè)備內(nèi)部都記錄著該設(shè)備的一些信息（也就是接下來將要介紹的設(shè)備描述符），當(dāng)在主機上檢測到USB設(shè)備時，系統(tǒng)軟件必須讀取設(shè)備描述符，以確定該設(shè)備的類型和操作特性，以及對該設(shè)備進行相應(yīng)的配置，這些工作都是通過控制傳輸來完成。每個USB設(shè)備都必須實現(xiàn)一個缺省的控制端點，該端點總是0號端點。 控制傳輸類型分為2～3個階段：設(shè)置階段、數(shù)據(jù)階段（無數(shù)據(jù)控制沒有此階段）以及狀態(tài)階段。根據(jù)數(shù)據(jù)階段的數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较?，控制傳輸又可分?種類型：控制讀取（讀取USB描述符）、控制寫入（配置USB設(shè)備）以及無數(shù)據(jù)控制。以下介紹各階段的工作。 階段一：設(shè)置階段 USB設(shè)備在正常使用之前，必須先配置，本階段由主機將信息傳送給USB設(shè)備，定義對USB設(shè)備的請求信息（如：讀設(shè)備描述符）。主機一般會從USB設(shè)備獲取配置信息后再確定此設(shè)備有哪些功能。作為配置的一部分，主機會設(shè)置設(shè)備的配置值。我們統(tǒng)稱這一階段為設(shè)置階段。 設(shè)置階段由設(shè)置事務(wù)完成，也就是該階段包含了SETUP令牌信息包、緊隨其后的DATA0數(shù)據(jù)信息包（該信息包里的數(shù)據(jù)即為設(shè)備請求，本章將后續(xù)介紹）以及ACK握手信息包。它的作用是執(zhí)行一個設(shè)置的數(shù)據(jù)交換，并定義此控制傳輸?shù)膬?nèi)容。 階段二：數(shù)據(jù)傳輸階段 數(shù)據(jù)傳輸階段是用來傳輸主機與設(shè)備之間的數(shù)據(jù)。 控制讀取是將數(shù)據(jù)從設(shè)備讀到主機上，讀取的數(shù)據(jù)USB設(shè)備描述符。該過程如圖16-8所示。對每一個數(shù)據(jù)信息包而言，首先，主機會發(fā)送一個IN令牌信息包，表示要讀數(shù)據(jù)進來。然后，設(shè)備將數(shù)據(jù)通過DATA1數(shù)據(jù)信息包回傳給主機。最后，主機將以下列的方式加以響應(yīng)：當(dāng)數(shù)據(jù)已經(jīng)正確接收時，主機送出ACK令牌信息包；當(dāng)主機正在忙碌時，發(fā)出NAK握手信息包；當(dāng)發(fā)生了錯誤時，主機發(fā)出STALL握手信息包。 控制寫入則是將數(shù)據(jù)從主機傳到設(shè)備上，所傳的數(shù)據(jù)即為對USB設(shè)備的配置信息，該過程如圖16-9所示。對每一個數(shù)據(jù)信息包而言，主機將會送出一個OUT令牌信息包，表示數(shù)據(jù)要送出去。緊接著，主機將數(shù)據(jù)通過DATA0數(shù)據(jù)信息包傳遞至設(shè)備。最后，設(shè)備將以下列方式加以響應(yīng)：當(dāng)數(shù)據(jù)已經(jīng)正確接收時，設(shè)備送出ACK令牌信息包；當(dāng)設(shè)備正在忙碌時，設(shè)備發(fā)出NAK握手信息包；當(dāng)發(fā)生了錯誤時，設(shè)備發(fā)出STALL握手信息包。 階段三：狀態(tài)階段 狀態(tài)階段用來表示整個傳輸?shù)倪^程已經(jīng)完全結(jié)束了。請注意，狀態(tài)階段傳輸?shù)姆较虮仨毰c數(shù)據(jù)階段的方向相反。即原來是IN令牌信息包，這個階段應(yīng)為OUT令牌信息包；反之，原來是OUT令牌信息包，這個階段應(yīng)為IN令牌信息包。對于控制讀取而言，主機會送出OUT令牌信息包，其后再跟著0長度的DATA1信息包。而此時，設(shè)備也會做出相對應(yīng)的動作，送ACK握手信息包、NAK握手信息包或STALL握手信息包。相對地對于控制寫入傳輸，主機會送出IN令牌信息包，然后設(shè)備送出表示完成狀態(tài)階段的0長度的DATA1信息包，主機再做出相對應(yīng)的動作：送ACK握手信息包、NAK握手信息包或STALL握手信息包。 2．實時傳輸 實時傳輸適用于必須以固定速率抵達或在指定時刻抵達，可以容忍偶爾錯誤的數(shù)據(jù)上。實時傳輸一般用于麥克風(fēng)、喇叭等設(shè)備。 實時傳輸只需令牌與數(shù)據(jù)兩個信息包階段，沒有握手包，故數(shù)據(jù)傳錯時不會重傳。 3．批量傳輸 用于傳輸大量數(shù)據(jù)，要求傳輸不能出錯，但對時間沒有要求，適用于打印機、存儲設(shè)備等。 4．中斷傳輸 中斷傳輸方式總是用于對設(shè)備的查詢，以確定是否有數(shù)據(jù)需要傳輸。因此中斷傳輸?shù)姆较蚩偸菑腢SB設(shè)備到主機。 16.4.5設(shè)備列舉 1．描述符 USB描述符就好像是USB外圍設(shè)備的“身份證”一樣，詳細地記錄著外圍設(shè)備相關(guān)的一切信息。為了描述不同的數(shù)據(jù)，就需以不同類型的USB描述符來加以描述，它共有以下幾種類型：設(shè)備描述符、配置描述符、接口描述符和端點描述符，這幾個描述符是必須具有的，下面將結(jié)合實例詳細介紹；其他的描述符，例如，字符串描述符、數(shù)種不同的群組描述符以及報告描述符則可以根據(jù)不同的設(shè)備進行選擇。 (1) 設(shè)備描述符 設(shè)備描述符具有18字節(jié)的長度，并且是主機向設(shè)備請求的第一個描述符。以下列出設(shè)備描述符的范例、數(shù)值以及各個字段的意義： DeviceDesc: ;表示設(shè)備描述符 .byte $12 ; bLength域，表示該描述符的字節(jié)長度為18個字節(jié) .byte $01 ; bDescriptorType域描述符類型，1代表設(shè)備 .byte $10,$01 ; bcdUSB域表示符合USB 1.10規(guī)范，$210代表2.10規(guī)范 .byte $00 ; bDeviceClass域，群組碼，0表示每個接口都有自身的群信息， ;不同的接口操作相互獨立 .byte $00 ; bDeviceSubClass域，設(shè)備次群組（如果群組碼為0，設(shè)備次群組必須為0） .byte $00 ; bDeviceProtocol域，設(shè)備協(xié)議（0表示無群組特定協(xié)議） .byte $08 ; bMaxPacketSize0域，端點0的最大信息包大?。ㄖ荒転?、16、32或64） .byte $70,$0C ; idVendor域，制造商ID（2字節(jié)） .byte $00,$00 ; idProduct域，產(chǎn)品ID（2字節(jié)） .byte $00,$01 ; bcdDevice域，以BCD表示設(shè)備發(fā)行序號（2字節(jié)） .byte $01 ; iManufacturer域，制造商的字符串描述符索引（1字節(jié)）,本實例中指 ; String1Desc處的字符串描述符 .byte $02 ; iProduct域，產(chǎn)品的字符串描述符索引（1字節(jié)），本實例中指 ; String2Desc處的字符串描述符 .byte $00 ; iSerialNumber域，設(shè)備序號的字符串描述符索引（1字節(jié)）， ;本實例中指String0Desc處的字符串描述符 .byte $01 ; bNumConfigurations域，配置數(shù)目為1 (2) 配置描述符 配置描述符具有9字節(jié)的長度，針對設(shè)備給予配置的信息。以下列出配置描述符的范例、數(shù)值以及各個字段的意義： ConfigDesc: ;表示配置描述符 .byte $09 ; bLength域，表示該描述符的字節(jié)長度為9個字節(jié)（1字節(jié)） .byte $02 ; bDescriptorType域，描述符類型，2代表配置（1字節(jié)） .byte $20,$00 ; wTotalLength域，描述符的總長度為32個字節(jié)，（包括配置描述符 ; 9字節(jié)，接口描述符9字節(jié)，兩個端點描述符各7字節(jié)） .byte $01 ; bNumInterfaces域，該配置支持的接口數(shù)目（1字節(jié)） .byte $01 ; bConfigurationValue域，配置值,作為Set Configuration請求的配置值 .byte $00 ; iConfiguration域，配置的字符串描述符的索引（1字節(jié)） .byte $C0 ; bmAttributes域，配置的屬性（自供電，不具有遠程喚醒的特征） .byte $00 ; MaxPower域，表示當(dāng)USB設(shè)備操作時，它從總線上 ;獲得的最大電源（以2mA為單位） (3) 接口描述符 接口描述符具有9字節(jié)的長度，用來描述每一個設(shè)備的接口特性。以下列出接口描述符的范例、數(shù)值以及各個字段的意義： InterfaceDesc: ;表示接口描述符 .byte $09 ; bLength域，表示該描述符的字節(jié)長度為9個字節(jié) .byte $04 ; bDescriptorType域，描述符類型，4代表接口 .byte $00 ; bInterfaceNumber域，接口數(shù)目以0為基值（表示一個接口） .byte $00 ; bAlternateSetting域，交互設(shè)置值為0（因為只有一個接口） .byte $02 ; bNumEndpoints域，端點數(shù)目設(shè)置為2 .byte $FF ; bInterfaceClass域，接口群組，$FF表示是供應(yīng)商說明書 .byte $01 ; bInterfaceSubClass域，接口次群組 .byte $FF ; bInterfaceProtocol域，接口協(xié)議，$FF表示該接口使用的 ;是供應(yīng)商說明的協(xié)議 .byte $00 ; iInterface域，接口的字符串描述符的索引，本實例沒有 (4) 端點描述符 端點描述符具有7字節(jié)長度，用來描述端點的屬性以及各個端點的位置。該實例中有兩個端點，我們首先介紹端點1描述符： Endpoint1Desc: ;表示端點1描述符 .byte $07 ; bLength域，表示該描述符的字節(jié)長度為7個字節(jié) .byte $05 ; bDescriptorType域，描述符類型，5代表端點 .byte $81 ; bEndpointAddress域，端點地址（[0x81＝IN,0x02=OUT]）, ;本實例端點編號為1且為IN端點 .byte $03 ; bmAttributes域，傳輸類型的屬性設(shè)置為中斷傳輸 ;（0＝控制，1＝實時，2＝批量，3＝中斷） .byte $08,$00 ; wMaxPacketSize域，最大信息包的大小設(shè)置為8個字節(jié) .byte $0A ; bInterval域，輪詢間隔，以ms為單位，在此設(shè)置為10ms 接下來介紹端點2描述符： Endpoint2Desc: ;表示端點2描述符 .byte $07 ; bLength域，表示該描述符的字節(jié)長度為7個字節(jié) .byte $05 ; bDescriptorType域，描述符類型，5代表端點 .byte $02 ; bEndpointAddress域，端點地址（[0x81＝IN,0x02=OUT]）, ;本實例端點編號為2且為OUT端點 .byte $03 ; bmAttributes域，傳輸類型的屬性設(shè)置為中斷傳輸 ;（0＝控制，1＝實時，2＝批量，3＝中斷） .byte $08,$00 ; wMaxPacketSize域，最大信息包的大小設(shè)置為8個字節(jié) .byte $0A ; bInterval域，輪詢間隔，以ms為單位，在此設(shè)置為10ms 2．USB設(shè)備請求 在USB接口的通信協(xié)議中，由于主機是取得絕對的主控權(quán)，因此，主機與設(shè)備之間就必須遵循某種已溝通的特定命令格式，以達到通信的目的。而這個命令格式就是USB規(guī)范書中所制定的“設(shè)備請求”。這個設(shè)備請求的設(shè)置、清除與取得都須通過控制傳輸?shù)臄?shù)據(jù)交換來完成。表16-3中列出了標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備請求的數(shù)據(jù)格式內(nèi)容。 表16-3各字段含義解釋如下。 bmRequestType域決定了特定請求的特征，該域的D7表示在控制傳輸?shù)臄?shù)據(jù)階段，數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较?。如果wLength的值為0，表示沒有數(shù)據(jù)階段，該位可以忽略；D[6:5]表示了該請求所屬的類型，USB標(biāo)準(zhǔn)中定義了所有的USB設(shè)備必須支持的一系列的標(biāo)準(zhǔn)請求，此外，群組和供應(yīng)商也可以定義一些其他的請求；D[4:0]表示接收端，請求可以針對設(shè)備、接口或設(shè)備的一個端點，當(dāng)針對一個接口或端點時，wIndex域決定了是哪個接口或端點。 bRequest域表示特定請求，如果bmRequestType域的類型字段為0，可以根據(jù)USB指定的一系列的標(biāo)準(zhǔn)請求，結(jié)合該域的值，知道這是什么請求。將在下面介紹這些請求。 wValue域的值根據(jù)請求的不同而不同，用來傳遞一個參數(shù)給設(shè)備。 wIndex域的值根據(jù)請求的不同而不同，用來指定一個接口或端點。 wLength域表示控制傳輸?shù)臄?shù)據(jù)階段中傳輸數(shù)據(jù)的字節(jié)大小，數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蛴蒪mRequestType域中的D7位決定，如果該域的值為0，表示沒有數(shù)據(jù)階段。 下面結(jié)合實例分別介紹幾個主要的設(shè)備請求。 (1) 清除特性(Clear Feature) 該請求是用來取消一個特性，其格式如下： bmRequestType bRequest wValue wIndex wLength Data 00000000B(設(shè)備) 00000001B(接口) 00000010B(端點) CLEAR_FEATURE（01H） 特性選擇 0 接口 端點 0 無 該請求中的wValue表示特性選擇器，它對應(yīng)的值為：0＝端點，1＝設(shè)備。當(dāng)某個特性不允許取消，或該特性根本不存在，或者是指向一個根本不存在的接口或端點時，該請求將會導(dǎo)致設(shè)備請求失敗。如果端點被固件設(shè)為停止?fàn)顟B(tài)，主機軟件(總線驅(qū)動程序)也可以發(fā)送一個值為0的CLEAR_FEATURE命令清除該端點的停止?fàn)顟B(tài)，本實例中就是這樣使用該請求的。 (2) 取得描述符(Get Descriptor) 該請求可以取得USB設(shè)備中存在的特定的描述符，其格式如下： bmRequestType bRequest wValue wIndex wLength Data 10000000B GET_DESCRIPTOR （06H） 描述符類型與描述符指針 0或語言ID 描述符的長度 各個描述符 該請求中的wValue的高字節(jié)表示要取得描述符類型，低字節(jié)表示描述符的索引值，描述的類型有：1表示設(shè)備描述符，2表示配置描述符，3表示字符串描述符，4表示接口描述符，5表示端點描述符。wIndex的值為0或語言ID；當(dāng)要取得描述符是字符串描述符時，該域的值為語言ID；當(dāng)為其他的描述符時，該域為0。wLength表示要返回的數(shù)據(jù)長度，如果SETUP階段的地址使用的是預(yù)設(shè)地址0（ENDP字段為0），這時的wLength值會大于實際的描述的值。這是為什么呢？原因是用戶以預(yù)設(shè)的地址0來取得設(shè)備描述符時，不管設(shè)多少字節(jié)，用戶最多只取其前8字節(jié)，即在控制傳輸過程只有一次數(shù)據(jù)階段。但是，如果用戶以新的地址（ENDP字段不為0）來取得設(shè)備描述符時，這時wLength的值就要注意了。 (3) 設(shè)置地址(Set Address) 該請求給USB設(shè)備設(shè)置地址，從而可以對該USB設(shè)備進行進一步的訪問。其格式如下： bmRequestType bRequest wValue wIndex wLength Data 00000000B SET_ADDRESS（05H） 設(shè)備地址 0 0 無 該請求與其他的請求有一個重要的不同點，該請求下，USB設(shè)備一直不改變它的地址，直到該請求的狀態(tài)階段被成功地完成，而其他請求的操作都是在狀態(tài)階段之前完成，可以閱讀本實例加深對該點的理解。若特定的設(shè)備地址大于127，或者wIndex 或wLength為非0值，那么該請求不執(zhí)行。 (4) 設(shè)置配置(Set Configuration) 該請求對設(shè)備進行設(shè)置。其格式如下： bmRequestType bRequest wValue wIndex wLength Data 00000000B SET_CONFIGURATION（09H） 設(shè)置值 0 0 無 該請求中的wValue域的低字節(jié)表示設(shè)置的值，該值必須為0或者與配置描述符中的配置值相匹配。如果設(shè)置值等于0，表示設(shè)備在地址狀態(tài)。如果wIndex 或 wLength為非0值，那么該請求不執(zhí)行。 另外還有其他的請求，這里不再詳細介紹，讀者可以參考相關(guān)的資料。 在學(xué)習(xí)了描述符和USB設(shè)備請求的基礎(chǔ)上，接下來就能進行設(shè)備列舉了。 3．設(shè)備列舉 設(shè)備列舉可以簡單地概括為這樣的一個過程：主機通過USB設(shè)備請求來取得設(shè)備描述符并對該設(shè)備進行配置。該過程可以簡化為如下5個步驟： 第一步，使用預(yù)設(shè)的地址0取得設(shè)備描述符。 第二步，設(shè)置設(shè)備的新地址。 第三步，使用新地址取得設(shè)備描述符。 第四步，取得配置描述符。 第五步，設(shè)置配置描述符。 設(shè)備列舉使用的是控制傳輸。上述的5個步驟必須符合控制傳輸?shù)幕炯軜?gòu)，第一步、第三步和第四步使用的是控制讀取，第二步和第五步使用的是無數(shù)據(jù)控制。