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備具體如何操作，有哪些行為。具體的一個設備實現(xiàn)什么功能，要由設備自己來決定。那么，USB主機是如何知道一個設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設備只有一個設備描述符。設備描述符里決定了該設備有多少種配置，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，它跟在相應的接口描述符之后。由此可以看出，USB的描述符之間的關系是一層一層的，最上一層是設備描述符，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來獲取對應的字符串描述符。

l 設備描述符主要記錄的信息有：設備所使用的USB協(xié)議版本號、設備類型、端點0的最大包大小、廠商ID（VID）和產(chǎn)品ID（PID）、設備版本號、廠商字符串索引、產(chǎn)品字符串索引、設備序列號索引、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……這些所說的設備，就是一個實實在在的USB設備，例如一個USB鼠標。設備有一個設備地址，USB主機依靠這個設備地址來訪問設備。而在設備內(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設備通信，光有設備地址是不夠的，還需要一個端點地址。有了設備地址和端點地址，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號教學樓的605教室，8號樓就是設備地址，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)功能的設備把它叫做USB復合設備，例如一個USB音頻設備，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復合設備的每個接口當作一個功能設備來看待。像常見的USB鼠標、U盤等，通常是單一的設備，即一個設備下只有一個配置描述符、一個接口描述符。

總結一下：由端點構成一個接口（或者反過來說，接口是端點的集合），由接口又構成一個配置（反過來說，配置是接口的集合），再由配置構成一個設備（設備是配置的集合）。學習USB，一定要把這些關系理清楚了，才能按照需要構造出一個合格的USB設備。如果一個設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，都可能造成設備無法識別或者無法正常工作。

編輯：jq