科普一下什么是USB的描述符

USB只是一個總線，只提供一個數(shù)據(jù)通路而已。USB總線驅(qū)動程序并不知道一個設(shè)備具體如何操作，有哪些行為。具體的一個設(shè)備實現(xiàn)什么功能，要由設(shè)備自己來決定。那么，USB主機是如何知道一個設(shè)備的功能以及行為呢？這就要通過描述符來實現(xiàn)了。那么什么是USB的描述符呢？其實就是一些傳遞的協(xié)議信息，比如設(shè)備的類型、廠商ID、產(chǎn)品ID、端點情況、版本號等信息。

既然描述符是協(xié)議信息，那么不同的版本也會有所不同，比如USB1.1協(xié)議定義的標準描述符有設(shè)備描述符、配置描述符、接口描述符、端點描述符、字符串描述符、類特殊描述符以及廠商自定義的描述符。那么USB2.0協(xié)議中又增加了兩個新的標準描述符有設(shè)備限定符描述符和其他速度配置描述符。隨著USB協(xié)議版本的提升，大家知道都是為了提升速度和可靠度，讓用戶有更快更高效的體驗。那么USB1.1是全速設(shè)備，現(xiàn)在我們一起看下USB1.1協(xié)議定義的描述符吧。

一個USB設(shè)備只有一個設(shè)備描述符。設(shè)備描述符里決定了該設(shè)備有多少種配置，每種配置都有一個配置描述符；而在每個配置描述符中又決定了該配置里有多少個接口，每個接口都有一個接口描述符；在接口描述符里又定義了該接口有多少個端點，每個端點都有一個端點描述符；端點描述符定義了端點的大小、類型等。

如果有類特殊描述符，它跟在相應(yīng)的接口描述符之后。由此可以看出，USB的描述符之間的關(guān)系是一層一層的，最上一層是設(shè)備描述符，接下來是配置描述符，再下來是接口描述符，最下面是端點描述符。在主機獲取描述符時，首先獲取設(shè)備描述符，接著再獲取配置描述符，然后根據(jù)配置描述符中的配置集合的總長度，一次將配置描述符、接口描述符、類特殊描述符（如果有）、端點描述符一次讀回。對于字符串描述符，是單獨獲取的。主機通過發(fā)送獲取字符串描述符的請求以及描述符的索引號、語言ID來獲取對應(yīng)的字符串描述符。

l 設(shè)備描述符主要記錄的信息有：設(shè)備所使用的USB協(xié)議版本號、設(shè)備類型、端點0的最大包大小、廠商ID（VID）和產(chǎn)品ID（PID）、設(shè)備版本號、廠商字符串索引、產(chǎn)品字符串索引、設(shè)備序列號索引、可能的配置數(shù)等。

l 配置描述符主要記錄的信息有：配置所包含的接口數(shù)、配置的編號、供電方式、是否支持遠程喚醒、電流需求量等。

l 接口描述符主要記錄的信息有：接口的編號、接口的端點數(shù)、接口所使用的類、子類、協(xié)議等。

l 端點描述符主要記錄的信息有：端點號及方向、端點的傳輸類型、最大包長度、查尋時間間隔等。

l 字符串描述符主要是提供一些方便人們閱讀的信息，它不是必需的。

說了半天，也許你還沒搞清楚到底設(shè)備、配置、接口、端點等這些是什么東西。不要急，這些東西的確是有點暈人。特別是剛接觸時，這么多的內(nèi)容很容易讓人搞混，或者似乎是懂了，然后再想想，似乎又沒懂……這些所說的設(shè)備，就是一個實實在在的USB設(shè)備，例如一個USB鼠標。設(shè)備有一個設(shè)備地址，USB主機依靠這個設(shè)備地址來訪問設(shè)備。而在設(shè)備內(nèi)部還會分的更細。

它會分出一些端點出來，例如端點0、端點1等。就是說，如果USB主機要和USB設(shè)備通信，光有設(shè)備地址是不夠的，還需要一個端點地址。有了設(shè)備地址和端點地址，就能準確地對端點發(fā)送和讀取數(shù)據(jù)了。好比你要去找8號教學(xué)樓的605教室，8號樓就是設(shè)備地址，而605教室就是端點地址。而配置和接口，是為了更方便地管理端點而抽象出來的概念。一個設(shè)備可以有多個配置，但是同一時刻只能有一個配置有效。每個配置下又可以有多個接口。當我們需要不同的功能時，只要選擇不同的配置即可。

拿剛才的教學(xué)樓來說，我們可以把它分成兩個配置：平時上課用和考試用?？荚囉脮r，全部的教室都拿來作考場（即該配置下只有一個接口，接口下有很多端點---教室）；而平時上課用時，分成兩類（即該配置下有兩個接口，每個接口下有一些端點---教室）：教師休息室和上課的課室。教師休息室和課室是不能共用的（這在USB中也是如此，同一個端點號不能出現(xiàn)在同一個配置下的兩個或者更多個不同的接口中）。但是平時用來做課室或者休息室的教室，考試時都可以拿來作考場（這在USB中也是如此，同一個端點號可用在不同的配置中）。

具有多個接口并由接口來實現(xiàn)功能的設(shè)備把它叫做USB復(fù)合設(shè)備，例如一個USB音頻設(shè)備，它具有一個音頻控制接口，另外還可能具有一到多個音頻流或MIDI流接口。在主機端會把USB復(fù)合設(shè)備的每個接口當作一個功能設(shè)備來看待。像常見的USB鼠標、U盤等，通常是單一的設(shè)備，即一個設(shè)備下只有一個配置描述符、一個接口描述符。

總結(jié)一下：由端點構(gòu)成一個接口（或者反過來說，接口是端點的集合），由接口又構(gòu)成一個配置（反過來說，配置是接口的集合），再由配置構(gòu)成一個設(shè)備（設(shè)備是配置的集合）。學(xué)習(xí)USB，一定要把這些關(guān)系理清楚了，才能按照需要構(gòu)造出一個合格的USB設(shè)備。如果一個設(shè)備的各種描述符成功返回了，那么可以說已經(jīng)成功了大半。相反，只要描述符出現(xiàn)一點問題，哪怕只是一個bit的錯誤，都可能造成設(shè)備無法識別或者無法正常工作。

編輯：jq