USB 描述符和 USB 枚举

Jasonangel

发布于 2023-08-22 13:55:17

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发布于 2023-08-22 13:55:17

文章被收录于专栏：嵌入式Linux系统开发

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"

Host 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：

$ sudo lsusb -v

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