USB子系统学习（三）USB描述符和设备枚举过程

1、声明

本文是在学习韦东山《驱动大全》USB子系统时，为梳理知识点和自己回看而记录，全部内容高度复制粘贴。

韦老师的《驱动大全》：商品详情

其对应的讲义资料：https://e.coding.net/weidongshan/linux/doc_and_source_for_drivers.git

2、标准设备请求

我们先从setup事务的数据格式来引入设备/配置/接口/端点的概念。

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：

2.3、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<font style="color:rgb(51, 51, 51);background-color:rgb(243, 244, 244);">lsusb -v</font>查看USB设备的描述符信息：

book@100ask:~$ sudo lsusb -v
[sudo] password for book:

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.