一、USB的设备架构
USB从上到下分为设备(device)、配置(config)、接口(interface)和端点(endpoint)四个层次。
Linux的USB设备驱动是绑定到接口上的, 每个接口在主机看来都是一个独立的功能设备。譬如录音接口, 播放接口, 数据接口等等。
对于这四个层次的简单描述如下:
(1) 设备通常具有一个或多个的配置
(2) 配置经常具有一个或多个的接口
(3) 接口没有或具有一个以上的端点
-
设备
设备代表USB设备,它由一个或多个配置组成。设备描述符用于说明设备的总体信息,并指出其所包含配置的个数。
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配置
在使用USB设备前,必须为其选择一个合适的配置。如USB设备的低功耗模式和高功耗模式分别对应一个配置。配置描述符用于说明USB设备中各个配置的特性。
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接口
一个配置可以包含一个或多个接口。接口是一个端点的集合。接口描述符用于说明USB设备中各个接口的特性。
-
端点
端点是USB设备中的实际物理单元,USB数据传输就是在主机和USB设备各个端点之间进行的。
二、USB描述符
* 设备描述符
* 配置描述符
* 接口描述符
* 端点描述符
描述符在使用时以 bDescriptorType字段来区分。描述符类型与对应的bDescriptorType字段值对应关系为:
定义位置:include/uapi/linux/usb/ch9.h
2.1、设备描述符
设备描述符描述的是设备的整体信息,与设备本身一一对应,一个设备只能有一个设备描述符。在主机对USB 设备枚举的过程中,首先要做的就是获取设备描述符,以对设备有一个整体的了解。设备描述符由 14 个字段组成,总长度 18 字节。
/* USB_DT_DEVICE: Device descriptor */
struct usb_device_descriptor {
__u8 bLength;
__u8 bDescriptorType;
__le16 bcdUSB;
__u8 bDeviceClass;
__u8 bDeviceSubClass;
__u8 bDeviceProtocol;
__u8 bMaxPacketSize0;
__le16 idVendor;
__le16 idProduct;
__le16 bcdDevice;
__u8 iManufacturer;
__u8 iProduct;
__u8 iSerialNumber;
__u8 bNumConfigurations;
} __attribute__ ((packed));
#define USB_DT_DEVICE_SIZE 18
其中比较重要的是bDeviceClass描述设备的类别:
/*
* Device and/or Interface Class codes
* as found in bDeviceClass or bInterfaceClass
* and defined by www.usb.org documents
*/
#define USB_CLASS_PER_INTERFACE 0 /* for DeviceClass */
#define USB_CLASS_AUDIO 1
#define USB_CLASS_COMM 2
#define USB_CLASS_HID 3
#define USB_CLASS_PHYSICAL 5
#define USB_CLASS_STILL_IMAGE 6
#define USB_CLASS_PRINTER 7
#define USB_CLASS_MASS_STORAGE 8
#define USB_CLASS_HUB 9
#define USB_CLASS_CDC_DATA 0x0a
#define USB_CLASS_CSCID 0x0b /* chip+ smart card */
#define USB_CLASS_CONTENT_SEC 0x0d /* content security */
#define USB_CLASS_VIDEO 0x0e
#define USB_CLASS_WIRELESS_CONTROLLER 0xe0
#define USB_CLASS_MISC 0xef
#define USB_CLASS_APP_SPEC 0xfe
#define USB_CLASS_VENDOR_SPEC 0xff
#define USB_SUBCLASS_VENDOR_SPEC 0xff
2.2、配置描述符
一个 USB 设备可以有多种配置,不同的配置使设备工作在不同的状态下,每个配置必须有一个配置描述符。其格式包括 8 个字段,共 9 字节,其格式如下:
/* USB_DT_CONFIG: Configuration descriptor information.
*
* USB_DT_OTHER_SPEED_CONFIG is the same descriptor, except that the
* descriptor type is different. Highspeed-capable devices can look
* different depending on what speed they're currently running. Only
* devices with a USB_DT_DEVICE_QUALIFIER have any OTHER_SPEED_CONFIG
* descriptors.
*/
struct usb_config_descriptor {
__u8 bLength;
__u8 bDescriptorType;
__le16 wTotalLength;
__u8 bNumInterfaces;
__u8 bConfigurationValue;
__u8 iConfiguration;
__u8 bmAttributes;
__u8 bMaxPower;
} __attribute__ ((packed));
#define USB_DT_CONFIG_SIZE 9
2.3、接口描述符
接口是端点的集合,负责完成 USB 的特定功能,例如数据的输入输出。接口描述符用于描述一个接口,包含了接口的特性,如端点个数,所属设备类和子类等。它有 9 个字段,共 9 字节。其格式如下:
/* USB_DT_INTERFACE: Interface descriptor */
struct usb_interface_descriptor {
__u8 bLength;
__u8 bDescriptorType;
__u8 bInterfaceNumber;
__u8 bAlternateSetting;
__u8 bNumEndpoints;
__u8 bInterfaceClass;
__u8 bInterfaceSubClass;
__u8 bInterfaceProtocol;
__u8 iInterface;
} __attribute__ ((packed));
#define USB_DT_INTERFACE_SIZE 9
2.4、端点描述符
端点描述符用于指出 USB 端点的特性,包括其所支持的传输类型、传输方向等信息。 USB 中规定,端点 0没有端点描述符,其余端点必须包含端点描述符。每个设备至少支持控制端点0。USB设备应该支持三类端点:控制端点、输入端点和输出端点。
/* USB_DT_ENDPOINT: Endpoint descriptor */
struct usb_endpoint_descriptor {
__u8 bLength;
__u8 bDescriptorType;
__u8 bEndpointAddress;
__u8 bmAttributes;
__le16 wMaxPacketSize;
__u8 bInterval;
/* NOTE: these two are _only_ in audio endpoints. */
/* use USB_DT_ENDPOINT*_SIZE in bLength, not sizeof. */
__u8 bRefresh;
__u8 bSynchAddress;
} __attribute__ ((packed));
#define USB_DT_ENDPOINT_SIZE 7
参考:
1,内核笔记
https://xuesong.blog.csdn.net/article/details/122609437