设备描述符

news2024/12/25 0:41:17

前言

一直以来对设备描述符这个概念云里雾里的:

  • 什么是设备描述符?
  • 设备描述符是个结构体还是结构体指针?
  • 为什么要有设备描述符?
  • 设备描述符的作用?
  • 设备描述符是根据什么定义的?

启发

今天看《Linux那些事儿之我是USB》,书中的一句话拨开了我心中的迷雾:

/* 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));

在这里插入图片描述
哦,设备描述符就是个结构体,它是根据 Spec(或者 Chip Datasheet)定义的。
这时候我先没着急打开 Spec 去看 Table 9-8 长啥样,但是已经猜的八九不离十了,肯定是一组寄存器。
我先去想,如果让我去设计一颗 IC(比如说 USB_LED 控制芯片),我

  • 如何让 CPU 知道我是一个 USB 设备呢?
  • 如何让 CPU 知道我是一个 LED 设备呢?
  • 如何让 CPU 知道我是哪个厂家的呢?
  • 如何让 CPU 知道我有哪些属性(开、关、亮度、颜色、闪烁等)呢?

肯定得有一组寄存器(或者 e2prom)来存储以上信息,这样 CPU 就可以从我的寄存器中读取我的设备信息,进而知道我是一个什么设备,应该给我安装什么样的驱动,我具有哪些属性,后续可以对我进行哪些操作等等。
同时,CPU 也得有变量去存储我的设备信息,因为设备信息不止一个,同时它们又都有一个共性都是设备信息,所以就把这些变量统一放在一个结构体里面方便维护和使用,这个结构体就是设备描述符
我画个图把脑海中的图像展现出来,如下:
请添加图片描述

USB Spec Table9-8

在这里插入图片描述
打开 USB2.0 Spec,看到了 Table 9-8 描述的设备信息,和内核代码中定义的 struct usb_device_descriptor 完全一致,就连变量名称都是完全使用 Spec 中的。

总结

外设有一组寄存器用来表示自身的设备信息,内核需要一个设备描述符用来存储外设的这一组设备信息。因此设备描述符中的每个成员变量对应一个寄存器,通常设备描述符这个 struct 会设置成字节对齐,以保证整个结构体大小和一组寄存器大小完全相等,且其中每个成员一一对应。

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