USBHID学习手册

1、USB HID学习笔记PC程序部分:USB开发者论坛发布了一系列 USB设备的类型定义，并配以相应的使用说明。下面表格显示出 USB的设备类 型(DEVEICE CLASS):设备粪型(device class)设备举例真型常量 7C lass corit sort)I音频 C audio)ITSB DLVICE CL AS S.AUDIO|通I-MODEfflJSB_DECICE_CL ASAT ION SHIDUSB DEVICE.CL ASINTERFACEITSB DEVICE CL ASTOR物理回应谀务励力回馈式游戏擬纵杆JSB DEVICE CLASS FHrSICALINIEE

2、FACE电漁不间晰电滴供应|IISB DEVICE CL AS S.PClR打印机USB DEVICE CLASS PKINTER大量的存储器ITSB DEVICE CLASS STORMEflUBIT5B DEVICE CL AS 5 HUBHID类型概述第一个被wi ndows支持的usb外围设备类是人机接口设备。hid是human in terface device人机接口设备的英文缩写。是指直接和人进行互动的设备。如鼠标、键盘等。运行在 WINDOWS98或其他更高的版本的操作系统的PC机，系统除了提供通用的 USB设备的底层驱动以外，还单独提供了一些 HID设备的完整驱动，应用程序可

3、以很容易的与操作系统内部的hid通讯。这样使得符合 hid类的USB设备很容易开发与运行。也就是说，我们如果想实现一个 USB的HID类设备，是不需要在 Windows下开发自己的驱动程序。HID不一定要是标准的外设类型，唯一的要求是交换的数据存储在报文的结构内，设备固件必须支持报文的格式。任何工作在该限制 之内的设备都可以成为一个hid，例如温度计，电压计，读卡机等。hid类设备只能使用控制传输与中断传输两种方式。HID的交换的数据格式称为报文。报文形式灵活，能处理任何类型的数据。HID特有的请求，Set_Report和Get_Report为主机和设备之间的任何类型数据块传输提供了 一种方法

4、。主机发出 Get_Report请求，设备响应向主机传送数据块；主机发出Set_Report请求，设备响应准备接收主机发出的数据块。对于一个全速设备，中断传输方式下每笔事务能够传送的最大数据量是64字节，全速设备每毫秒不能有超过一笔事务，所以每秒最多传送64000字节。高速设备，每笔事务能够传送的最大数据量是1024字节。对于不能一次传输完毕的数据，接收和发送报文可以采用多笔事务。下表列举出了与 HID类设备通信过程中使用到的大量函数，这些函数的用法在DDK的帮助文档中均有详细地解释。这些函数包含在 Hid.dll、Setupapi.dll、Kernel32.dll三个动态链接库中，分别起到与

5、 HID设备通讯, 寻找与识别设备，交换数据的作用。API函數巩口?件功能HidP GetHidGui<l五孔dll脚謎别的Set upIiGet Clillf专回一不接备信息群.包含牯定粪前所有 股备|S et up!) iEnuiiD evdce Int erf acesSetupapi. dll陆回詹息辟丙二不惑的奩息ISetupDiGetDevicelnt erf aceDet iilSetupapi* d.11H专忖设备路隹Hi dD G etAtt r itut e effid.dll叩审回厂商与产品，及版本号码HiiP-CetValiueCapsHid. dll陆回描述设备

6、能顽s构dll开启设备通信WritsFileKernels?, dll送二不輸出振文给设备KeajdFileKernel32. dll伙谟备谋取报文|CloseEaridleKemel32. dllBStCreateFil &使用的资源|Set upDiDest r oyDevicfilnf cListSetupapi. dll释戒Set upD iGetCl assD svs腹用的费源|ITiiD CetPrepar£edDat a.Flid. dll返回一个旬嗣馮¥设盈总万蓿息的盪新HidIi FreePreparse(iDatHid. dll釋放HiiD Ge

7、tPreparsedDat ai用的茨源HidTi SetFeat ureHid. dll传送一牛特征报文绪设备HidD CetP&atiireHi± dll丄氏总/* - 在 win2000DDK : C:NTDDKinc hidsdi.h 头文件中。什么是 GUID ?*/第一步：需要获得 GUID”(global _ unique Sr)，需要调用函数HidD_GetHidGuid.uidHID;HidD_GetHidGuid( &guidHID);通过调用它可以得到 HID类设备的GUID， 应用程序在与 HID设备通讯之前，必须获取 HID类的独特标志符 G

8、UID，它是一个128 位值，每一位唯一表示了一个对象。通过这 个API函数就可以从系统中读取该值，得到 HID设备句柄全球唯一标识符 (GUID)是一个字母数字标识符，用于指示产品的 唯一性安装。在许多流行软件应用程序(例如Web浏览器和媒体播放器)中，都使用 GUID。GUID 的格式为“ XXXXXXXX-XXXX-XXXX-XXXX-XXXXXXXXXXXX ”，其中 每个x是0-9或a-f范围内的一个十六进制的数字。例如：I6F9619FF-8B86-D011-B42D-00C04FC964FF 即为有效的 GUID 值。 为什么要使用 GUID ?世界上的任何两台计算机都不会生成重

9、复的GUID值。GUID主要用于在拥有多个节点、多台计算机的网络或系统中，分配必须具有 唯一性的标识符。在Windows平台上，GUID应用非常广泛：注册表、类及接口标识、数据库、甚至自动生成的机器名、目录名等。第二步：应检测符合设定参数的HID,使用函数 SetupDiGetCiaSSDeVS。二二二二二二二二二二二：二HDEVINFO hUevinfO;二二二二二二二广 typedef void *PVOID;/(winnt.h)hDevInfo = SetupDiGetClassDevs (" i typedef PVOID HDEVINFO;/(setupapi.h)&

10、;guidHID,:跟 HANDLE 是一样的：INULL, typedef void *HANDLE; /(winnt.h) 0,DIGCF_PRESENT|DIGCF_DEVICEINTERFACE );当调用该函数成功，他返回一个包含所有的与设定参数匹配如：已连接和列举，的设备信息的结构体数组 地址，该值在下一个将要调用的函数SetupDiEnumDevicelnterfaces中将使用到。第三步：SetupDiE nu mDevicel nterfacesBOOLbSuccessbSuccess= SetupDiE nu mDevicel nterfaces(hDevl nfo,NUL

11、L，& guidHID,i ndex, & strtI nterfaceData);第四步：通过上面函数 SetupDiGetClassDevs (二)给出的设备信息得到的设备的一个接口的地址，每一次调用必需传递一个数组的索引来指定一个接口。例中SP_DEVICE_INTERFACE_DATA 包含的结构用来识别每一个 HID的接口。要与设备通信还需要一些更详细的信息，其中最重要的是设备路径，它可以通过 函数 SetupDiGetDeviceInterfaceDetail 得到。SP_DEVICE_INTERFACE_DATAstrtI nterfaceData;#defi n

12、e SPINT_ACTIVE 0x00000001strtI nterfaceData.cbSize=sizeof(SP_DEVICE_INTERFACE_DATA);strtI nterfaceData.Flags=SPINT_ACTIVE if(strtI nterfaceData.Flags=SPINT_ACTIVE )/ 如果活动ShowMore(hDevI nfo,strtI nterfaceData);BOOL SetupDiGetDeviceI nterfaceDetail(HDEVINFO DeviceI nfoSet,PSP_DEVICE_INTERFACE_DATA Dev

13、iceI nterfaceData,PSP_DEVICE_INTERFACE_DETAIL_DATA DeviceI nterfaceDetailData, /是自定义类型：DWORD DeviceI nterfaceDetailDataSize,PDWORD RequiredSize,PSP_DEVINFO_DATA DeviceI nfoData);第五步：if (!SetupDiGetDevicel nterfaceDetail(hDevI nfo,& strtl nterfaceData,strtDetailData,strSzie, &requiesize,NULL)

14、SetupDiGetDevicelnterfaceDetail函数可传回与前一函数所识别的接口有关的结构体，其中DevicePath是一个设备路径，应用通过上面函数 SetupDiEnumDevicelnterfaces给出的设备接口数据设定设备接口的详细信息。第一次调用该函数时，其中的 DeviceInterfaceDetailDataSize无法预知，故可以两次调用该函数，第一次调用出错，但可以返回正确的DeviceI nterfaceDetailDataSize ，第二次调用传递返回值，调用即可成功。通过以上步骤基本可以建立与设备的连接了。如想获得更多关于设备能力的信息，还可以使用Hid

15、D_GetAttributes函数，HidP_Get-PreparsedData函数，HidP_GetPreparsedData函数，他们都是包含在 hid.dll文件中的。分别可以实现获得厂商ID，产品ID，Usage,Usage Page报文长度等，不再一一赘述。二、MCU FW 部分：这里着重介绍一下报告描述符。其他的描述符参考USB标准规范就可以理解。报告描述符是USB中最复杂的描述符，报告描述符是一个用来说明或叙述设备功能的结构，在报告描述符中包含许多的项目（item）。所谓项目（item），即是报告描述符中所包含的一连串信息。因此项目是一连串关于此设备的信息。所有的项目具有一字节的

16、前导值，其中包含了项目类型，项目卷标，项目大小与项目数据。此外，项目又分为短项目格式与长项目格式，分别如下图：位8n. .876543210内容databTagbTypebSize字节1-n0短项目格式位8n .2423 22 21 20 19 18 17 1615 14 13 12 11 10 9 87 6 5 43 21 0内容databLon g/temTagbDataSize11111110字节3-n210长项目格式项目中包含了可选择数据的大小，短项目可以选择的数据大小（bSize）可以是0、1、2或4字节。而长项目格式的数据大小则需永远设置为2。由于长项目格式较少使用。以下只介绍短项

17、目格式。短项目格式中还包含了一个4位的卷标（bTag）、一个2位的类型（bType）以及用来表示数据大小的2位（bSize）。利用项目的基础延伸，则在一个报告描述符就含有下列的项目类型: 输入、输出、特性、集合（这四个为主要的项目）用途(usage)”一用途页(usage page)数据大小:1逻辑的最大值(logical maximum)0：10字节逻辑的最小值（logical minimum）1：11字节报告的长度（report size）2：12字节报告的数值(report count)3：.j -4字节F面来看一下前导值的取值：tr*76543210 / ”bTagbType .二二网

18、萸，r项目类型：00:主要项目卷标* -11(ma in)!1：整体项目卷标(global)i 2:区域项目卷标(local)对于bTag的取值，请参考下列表：:3 :保留i1、主要项目卷标（main）bTag（卷标位）名称数据大小数据1000In put14bit00数据1常数bit10数组1变量bit20绝对值1相对值bit30无覆盖1覆盖bit40线性1非线性bit50优先选择的1无优先选择bit60无空状态1空的状态bit7保留bit8:0:位字段1 ：缓冲的字节bit31-9 :保留1001Output14同上，(bit7不一样，0:不易更动的，1:易更动的)1011Feature1

19、4同 Output1010Collectio n10x00实体(physical)工具组0x01集合(application)鼠标、键盘0x02逻辑(logical)相关联的数据0x03报告(report)0x04命名的数组(Named Array)0x05用途切换(usage switch)0x06用途修改(usage modifier)0x07-0x7f保留0x80-0xff用户定义1100End Collectio n0其他保留2、整体项目卷标(global)bTag(卷标位)名称数据大小0000用途页，usage page10001逻辑取小值1-40010逻辑取大值1-40011实际最

20、小值1-40100实际最大值1-40101单位模型1-40110单位1-40111报告长度1 +1000报告ID11001报告计数值1 +1010推入01011取出0其他保留3、区域项目卷标(local)bTag(卷标位)名称数据大小数据0000用途10001用途最小值10010用途最大值10011指定者的索引值10100指疋者的最小值10101指定者的最大值10111字符串索引值11000字符串最小值11001字符串最大值11010设置界线器11 =打开设置，0=关闭设置其他保留规格的东西很枯燥，我们来看看实际的例子，加深理解，以我使用的acer鼠标来做例子，插上鼠标时，从bus hound

21、 软件上抓取的数据如下：冋BusHound口回(X|Capture關1 紳議？S-PertsoftSayeDevices SeflinqsHelpExit+t*GET WESCRIPTRPhaseData| InfoTime 1 M.PInase.Ofs1313CTLD'l80朋12 01 6d 040000000102cfl-00-00-400(!It0001ID.LCTTLcDISO093?80093?IIcIIcCTM0102Ot02OSCO002?04Ous5.3ht£UjO1.2.101.2.C1.2.1602 - 00汕-0102 - 00DO - 0100 -

22、00OD010001IHQ30022(JOOSO'JDI02 00 03- 10 Cl QO 01E2 34 00 07 - 05 SI 08 0400闊00 09 01 00 - 00 OD 0DJ>21 0«i 00 OOOWDOIJeo oe od v>15o o(i ” oo05 01 09 02 lai 00 05 08 U6 00 25 01 '81 股 76 OG 105 01 朋 SO H5 81 25 7f 'SI 朋 cO eflLO91 _£3 on-Qu2rnu8-M- rD8 3coGET PESCRIPTR2GET DESCRIPTR26 us4.9ms90 us7-9ihs2.1.02.2.02.2,88.1.03.2.05.2.83.2.16笈T CONFIGCLASSGET DESCRIPTR27. Osc247hOrS28 us 24ms 2.8ihsIOihe-H-34.1.05.1.06.1.06,2,06.2.86.2J66.2,146*2.82e.2.40G.2.407. UO e. i.oUsage Page (Ge neric Desktop),Usage (M