USB HID報(bào)告及報(bào)告描述符簡(jiǎn)介

2019-11-11 01:14:34

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供稿：網(wǎng)友

http://www.baiheee.com/Documents/081126/081126115257.htm

在USB中，USB HOST是通過(guò)各種描述符來(lái)識(shí)別設(shè)備的，有設(shè)備描述符，配置描述符，接口描述符，端點(diǎn)描述符，字符串描述符，報(bào)告描述符等等。USB報(bào)告描述符(Report Descriptor)是HID設(shè)備中的一個(gè)描述符，它是比較復(fù)雜的一個(gè)描述符。

USB HID設(shè)備是通過(guò)報(bào)告來(lái)給傳送數(shù)據(jù)的，報(bào)告有輸入報(bào)告和輸出報(bào)告。輸入報(bào)告是USB設(shè)備發(fā)送給主機(jī)的，例如USB鼠標(biāo)將鼠標(biāo)移動(dòng)和鼠標(biāo)點(diǎn)擊等信息返回給電腦，鍵盤將按鍵數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)返回給電腦等；輸出報(bào)告是主機(jī)發(fā)送給USB設(shè)備的，例如鍵盤上的數(shù)字鍵盤鎖定燈和大寫字母鎖定燈等。報(bào)告是一個(gè)數(shù)據(jù)包，里面包含的是所要傳送的數(shù)據(jù)。輸入報(bào)告是通過(guò)中斷輸入端點(diǎn)輸入的，而輸出報(bào)告有點(diǎn)區(qū)別，當(dāng)沒(méi)有中斷輸出端點(diǎn)時(shí)，可以通過(guò)控制輸出端點(diǎn)0發(fā)送，當(dāng)有中斷輸出端點(diǎn)時(shí)，通過(guò)中斷輸出端點(diǎn)發(fā)出。

而報(bào)告描述符，是描述一個(gè)報(bào)告以及報(bào)告里面的數(shù)據(jù)是用來(lái)干什么用的。通過(guò)它，USB HOST可以分析出報(bào)告里面的數(shù)據(jù)所表示的意思。它通過(guò)控制輸入端點(diǎn)0返回，主機(jī)使用獲取報(bào)告描述符命令來(lái)獲取報(bào)告描述符，注意這個(gè)請(qǐng)求是發(fā)送到接口的，而不是到設(shè)備。一個(gè)報(bào)告描述符可以描述多個(gè)報(bào)告，不同的報(bào)告通過(guò)報(bào)告ID來(lái)識(shí)別，報(bào)告ID在報(bào)告最前面，即第一個(gè)字節(jié)。當(dāng)報(bào)告描述符中沒(méi)有規(guī)定報(bào)告ID時(shí)，報(bào)告中就沒(méi)有ID字段，開始就是數(shù)據(jù)。更詳細(xì)的說(shuō)明請(qǐng)參看USB HID協(xié)議，該協(xié)議可從Http://www.usb.org下載。

USB報(bào)告描述符可以通過(guò)使用HID Descriptor tool來(lái)生成，這個(gè)工具可以到Http://www.usb.org下載，為了方便大家，我順便上傳了一份。

http://www.ednchina.com/Upload/Blog/2007/4/2/af7c3443-ad61-4465-adc7-a74d28bbc322.zip

下面通過(guò)由HID Descriptor tool生成的USB鼠標(biāo)和USB鍵盤來(lái)說(shuō)明一下報(bào)告描述符和報(bào)告。

code char KeyBoardReportDescriptor[63] = { //表示用途頁(yè)為通用桌面設(shè)備 0x05, 0x01, // USAGE_PAGE (Generic Desktop) //表示用途為鍵盤 0x09, 0x06, // USAGE (Keyboard) //表示應(yīng)用集合，必須要以END_COLLECTION來(lái)結(jié)束它，見最后的END_COLLECTION 0xa1, 0x01, // COLLECTION (application) //表示用途頁(yè)為按鍵 0x05, 0x07, // USAGE_PAGE (Keyboard) //用途最小值，這里為左ctrl鍵 0x19, 0xe0, // USAGE_MINIMUM (Keyboard LeftControl) //用途最大值，這里為右GUI鍵，即window鍵 0x29, 0xe7, // USAGE_MAXIMUM (Keyboard Right GUI) //邏輯最小值為0 0x15, 0x00, // LOGICAL_MINIMUM (0) //邏輯最大值為1 0x25, 0x01, // LOGICAL_MAXIMUM (1) //報(bào)告大小（即這個(gè)字段的寬度）為1bit，所以前面的邏輯最小值為0，邏輯最大值為1 0x75, 0x01, // REPORT_SIZE (1) //報(bào)告的個(gè)數(shù)為8，即總共有8個(gè)bits 0x95, 0x08, // REPORT_COUNT (8) //輸入用，變量，值，絕對(duì)值。像鍵盤這類一般報(bào)告絕對(duì)值， //而鼠標(biāo)移動(dòng)這樣的則報(bào)告相對(duì)值，表示鼠標(biāo)移動(dòng)多少 0x81, 0x02, // INPUT (Data,Var,Abs) //上面這這幾項(xiàng)描述了一個(gè)輸入用的字段，總共為8個(gè)bits，每個(gè)bit表示一個(gè)按鍵 //分別從左ctrl鍵到右GUI鍵。這8個(gè)bits剛好構(gòu)成一個(gè)字節(jié)，它位于報(bào)告的第一個(gè)字節(jié)。 //它的最低位，即bit-0對(duì)應(yīng)著左ctrl鍵，如果返回的數(shù)據(jù)該位為1，則表示左ctrl鍵被按下， //否則，左ctrl鍵沒(méi)有按下。最高位，即bit-7表示右GUI鍵的按下情況。中間的幾個(gè)位， //需要根據(jù)HID協(xié)議中規(guī)定的用途頁(yè)表（HID Usage Tables）來(lái)確定。這里通常用來(lái)表示 //特殊鍵，例如ctrl，shift，del鍵等 //這樣的數(shù)據(jù)段個(gè)數(shù)為1 0x95, 0x01, // REPORT_COUNT (1) //每個(gè)段長(zhǎng)度為8bits 0x75, 0x08, // REPORT_SIZE (8) //輸入用，常量，值，絕對(duì)值 0x81, 0x03, // INPUT (Cnst,Var,Abs) //上面這8個(gè)bit是常量，設(shè)備必須返回0 //這樣的數(shù)據(jù)段個(gè)數(shù)為5 0x95, 0x05, // REPORT_COUNT (5) //每個(gè)段大小為1bit 0x75, 0x01, // REPORT_SIZE (1) //用途是LED，即用來(lái)控制鍵盤上的LED用的，因此下面會(huì)說(shuō)明它是輸出用 0x05, 0x08, // USAGE_PAGE (LEDs) //用途最小值是Num Lock，即數(shù)字鍵鎖定燈 0x19, 0x01, // USAGE_MINIMUM (Num Lock) //用途最大值是Kana，這個(gè)是什么燈我也不清楚^_^ 0x29, 0x05, // USAGE_MAXIMUM (Kana) //如前面所說(shuō)，這個(gè)字段是輸出用的，用來(lái)控制LED。變量，值，絕對(duì)值。 //1表示燈亮，0表示燈滅 0x91, 0x02, // OUTPUT (Data,Var,Abs) //這樣的數(shù)據(jù)段個(gè)數(shù)為1 0x95, 0x01, // REPORT_COUNT (1) //每個(gè)段大小為3bits 0x75, 0x03, // REPORT_SIZE (3) //輸出用，常量，值，絕對(duì) 0x91, 0x03, // OUTPUT (Cnst,Var,Abs) //由于要按字節(jié)對(duì)齊，而前面控制LED的只用了5個(gè)bit， //所以后面需要附加3個(gè)不用bit，設(shè)置為常量。 //報(bào)告?zhèn)€數(shù)為6 0x95, 0x06, // REPORT_COUNT (6) //每個(gè)段大小為8bits 0x75, 0x08, // REPORT_SIZE (8) //邏輯最小值0 0x15, 0x00, // LOGICAL_MINIMUM (0) //邏輯最大值255 0x25, 0xFF, // LOGICAL_MAXIMUM (255) //用途頁(yè)為按鍵 0x05, 0x07, // USAGE_PAGE (Keyboard) //使用最小值為0 0x19, 0x00, // USAGE_MINIMUM (Reserved (no event indicated)) //使用最大值為0x65 0x29, 0x65, // USAGE_MAXIMUM (Keyboard Application) //輸入用，變量，數(shù)組，絕對(duì)值 0x81, 0x00, // INPUT (Data,Ary,Abs) //以上定義了6個(gè)8bit寬的數(shù)組，每個(gè)8bit（即一個(gè)字節(jié)）用來(lái)表示一個(gè)按鍵，所以可以同時(shí) //有6個(gè)按鍵按下。沒(méi)有按鍵按下時(shí)，全部返回0。如果按下的鍵太多，導(dǎo)致鍵盤掃描系統(tǒng) //無(wú)法區(qū)分按鍵時(shí)，則全部返回0x01，即6個(gè)0x01。如果有一個(gè)鍵按下，則這6個(gè)字節(jié)中的第一 //個(gè)字節(jié)為相應(yīng)的鍵值（具體的值參看HID Usage Tables），如果兩個(gè)鍵按下，則第1、2兩個(gè) //字節(jié)分別為相應(yīng)的鍵值，以次類推。 //關(guān)集合，跟上面的對(duì)應(yīng) 0xc0 // END_COLLECTION };

通過(guò)上面的分析，我們知道這個(gè)報(bào)告中只有一個(gè)報(bào)告，所以沒(méi)有報(bào)告ID，因此返回的都是實(shí)際使用的數(shù)據(jù)。總共有8字節(jié)輸入，1字節(jié)輸出。其中輸入的第一字節(jié)用來(lái)表示特殊按鍵，第二字節(jié)保留，后面的六字節(jié)為普通按鍵。如果只有左ctrl鍵按下，則返回01 00 00 00 00 00 00 00（十六進(jìn)制），如果只有數(shù)字鍵1 按下，則返回00 00 59 00 00 00 00 00，如果數(shù)字鍵1 和2 同時(shí)按下，則返回00 00 59 5A 00 00 00 00，如果再按下左shift 鍵，則返回02 00 59 5A 00 00 00 00，然后再釋放1 鍵，則返回02 00 5A 00 00 00 00 00，然后全部按鍵釋放，則返回00 00 00 00 00 00 00 00。這些數(shù)據(jù)（即報(bào)告）都是通過(guò)中斷端點(diǎn)返回的。當(dāng)按下Num Lock鍵時(shí)，PC會(huì)發(fā)送輸出報(bào)告，從報(bào)告描述符中我們知道，Num Lock的LED對(duì)應(yīng)著輸出報(bào)告的最低位，當(dāng)數(shù)字小鍵盤打開時(shí)，輸出xxxxxxx1（二進(jìn)制，打x的由其它的LED狀態(tài)決定）；當(dāng)數(shù)字小鍵盤關(guān)閉時(shí)，輸出xxxxxxx0（同前）。取出最低位就可以控制數(shù)字鍵鎖定LED了。

下面這個(gè)報(bào)告描述符是USB鼠標(biāo)報(bào)告描述符，比起鍵盤的來(lái)說(shuō)要簡(jiǎn)單些。它描述了4個(gè)字節(jié)，第一個(gè)字節(jié)表示按鍵，第二個(gè)字節(jié)表示x軸（即鼠標(biāo)左右移動(dòng)，0表示不動(dòng)，正值表示往右移，負(fù)值表示往左移），第三個(gè)字節(jié)表示y軸（即鼠標(biāo)上下移動(dòng)，0表示不動(dòng)，正值表示往下移動(dòng)，負(fù)值表示往上移動(dòng)），第四個(gè)字節(jié)表示鼠標(biāo)滾輪（正值為往上滾動(dòng)，負(fù)值為往下滾動(dòng)）。

code char MouseReportDescriptor[52] = { //通用桌面設(shè)備 0x05, 0x01, // USAGE_PAGE (Generic Desktop) //鼠標(biāo) 0x09, 0x02, // USAGE (Mouse) //集合 0xa1, 0x01, // COLLECTION (Application) //指針設(shè)備 0x09, 0x01, // USAGE (Pointer) //集合 0xa1, 0x00, // COLLECTION (Physical) //按鍵 0x05, 0x09, // USAGE_PAGE (Button) //使用最小值1 0x19, 0x01, // USAGE_MINIMUM (Button 1) //使用最大值3。1表示左鍵，2表示右鍵，3表示中鍵 0x29, 0x03, // USAGE_MAXIMUM (Button 3) //邏輯最小值0 0x15, 0x00, // LOGICAL_MINIMUM (0) //邏輯最大值1 0x25, 0x01, // LOGICAL_MAXIMUM (1) //數(shù)量為3 0x95, 0x03, // REPORT_COUNT (3) //大小為1bit 0x75, 0x01, // REPORT_SIZE (1) //輸入，變量，數(shù)值，絕對(duì)值 //以上3個(gè)bit分別表示鼠標(biāo)的三個(gè)按鍵情況，最低位（bit-0）為左鍵 //bit-1為右鍵，bit-2為中鍵，按下時(shí)對(duì)應(yīng)的位值為1，釋放時(shí)對(duì)應(yīng)的值為0 0x81, 0x02, // INPUT (Data,Var,Abs) //填充5個(gè)bit，補(bǔ)足一個(gè)字節(jié) 0x95, 0x01, // REPORT_COUNT (1) 0x75, 0x05, // REPORT_SIZE (5) 0x81, 0x03, // INPUT (Cnst,Var,Abs) //用途頁(yè)為通用桌面 0x05, 0x01, // USAGE_PAGE (Generic Desktop) //用途為X 0x09, 0x30, // USAGE (X) //用途為Y 0x09, 0x31, // USAGE (Y) //用途為滾輪 0x09, 0x38, // USAGE (Wheel) //邏輯最小值為-127 0x15, 0x81, // LOGICAL_MINIMUM (-127) //邏輯最大值為+127 0x25, 0x7f, // LOGICAL_MAXIMUM (127) //大小為8個(gè)bits 0x75, 0x08, // REPORT_SIZE (8) //數(shù)量為3個(gè)，即分別代表x,y,滾輪 0x95, 0x03, // REPORT_COUNT (3) //輸入，變量，值，相對(duì)值 0x81, 0x06, // INPUT (Data,Var,Rel) //關(guān)集合 0xc0, // END_COLLECTION 0xc0 // END_COLLECTION };

通過(guò)對(duì)上面的報(bào)告分析，我們知道報(bào)告返回4個(gè)字節(jié)，沒(méi)有報(bào)告ID。如果鼠標(biāo)左鍵按下，則返回01 00 00 00（十六進(jìn)制值），如果右鍵按下，則返回02 00 00 00，如果中鍵按下，則返回04 00 00 00，如果三個(gè)鍵同時(shí)按下，則返回07 00 00 00。如果鼠標(biāo)往右移動(dòng)則第二字節(jié)返回正值，值越大移動(dòng)速度越快。其它的類推。

這里只對(duì)報(bào)告描述符做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹，更詳細(xì)的資料請(qǐng)參看USB HID協(xié)議以及HID Usage Tables，可以從Http://www.usb.org下載。

根據(jù)這個(gè)實(shí)際設(shè)計(jì)的USB鍵盤和USB鼠標(biāo)：

USB鍵盤：http://computer00.21ic.org/user1/2198/archives/2007/36484.html

http://www.ednchina.com/blog/computer00/20134/message.aspx

USB鼠標(biāo)：http://computer00.21ic.org/user1/2198/archives/2007/36520.html

http://www.ednchina.com/blog/computer00/20135/message.aspx

溫馨提示：

　　百合電子工作室有一個(gè)關(guān)于USB開發(fā)方面的開源項(xiàng)目－Easy USB 51 PRogramer，整個(gè)開發(fā)過(guò)程寫得非常詳細(xì)，不防參考一下，您還可以進(jìn)入她的論壇參與此項(xiàng)目的討論。


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