USBHID設(shè)備開發(fā)簡介與實(shí)例分析目錄B簡介 USB通信機(jī)制與設(shè)備介紹 3USB通信機(jī)制 3USB設(shè)備及枚舉 4HID設(shè)備 5HID設(shè)備簡介 5HID設(shè)備報(bào)表描述符 6HID設(shè)備的訪問 7總線數(shù)據(jù)分析軟件 8s USBlyzer 10實(shí)例分析 10USB簡介USB是通用串行總線（UniversalSerialBus）的縮寫，已有20多年歷史。主要是為了簡化PC與外設(shè)的連接，增加易用性。USBUSB接時(shí)電源與地先接通，然后中間兩根信號(hào)線再接通，這樣防止燒壞芯片。常見的USB接口：USB接口大量使用，并隨之產(chǎn)生了Type-C接口，該接口不分正反面隨意插拔，傳輸速度有明顯提升，如下圖。USB協(xié)議類型：USB5如下表。USB通信機(jī)制與設(shè)備介紹USB通信機(jī)制USB是主從結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。主機(jī)叫Host，從機(jī)叫Device。USB（host(root集USB接口在數(shù)量上進(jìn)行擴(kuò)展，但不能擴(kuò)展出更多的帶寬。USBUSB口電平的變化，進(jìn)而識(shí)別出插入的是什么速度類型的設(shè)備。USB有四種傳輸類型：控制傳輸：USB設(shè)備接入主機(jī)時(shí)，通過控制傳輸獲取設(shè)備描述符進(jìn)行設(shè)備識(shí)別批量傳輸：傳輸大量數(shù)據(jù)，如打印機(jī)和掃描儀中斷傳輸：數(shù)據(jù)少量但實(shí)時(shí)性高，如鼠標(biāo)和鍵盤等時(shí)傳輸：數(shù)據(jù)的建立、傳送和接收是連續(xù)且實(shí)時(shí)的，對(duì)傳輸延遲非常敏感，如語音傳輸控制傳輸：在設(shè)備的枚舉過程中使用控制傳輸l，分為三個(gè)階段：建立過程，可選的數(shù)據(jù)過程及狀態(tài)過程。USBSETUPDATA0輸，那么數(shù)據(jù)過程就是輸出數(shù)據(jù)。如果在建立過程中指定數(shù)據(jù)長度為0，則沒有數(shù)據(jù)過程，狀態(tài)過程是用來確認(rèn)所有的數(shù)據(jù)是否都正確傳輸。USB設(shè)備及枚舉一個(gè)USBUSB的描述符之間的關(guān)系是一層一層的。必需）是單獨(dú)獲取的。B（，，數(shù)據(jù)包大小等）主機(jī)枚舉出的設(shè)備描述符如下r抓包軟件：每個(gè)USB設(shè)備有一個(gè)設(shè)備地址，USB主機(jī)依靠該設(shè)備地址訪問USB設(shè)備。每個(gè)設(shè)備分出一些端點(diǎn)，如EP1.主機(jī)就能準(zhǔn)確地對(duì)端點(diǎn)發(fā)送和讀取數(shù)據(jù)了。USB設(shè)備的枚舉過程：USB設(shè)備一插入U(xiǎn)SB主機(jī)接口后，主機(jī)就加載合適的驅(qū)動(dòng)。USBUSBUSB設(shè)備在總線復(fù)位后其設(shè)備00USB00（0）發(fā)送獲取設(shè)備描述符的標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)求dt（建立過程。設(shè)備收到該請(qǐng)求后，會(huì)按照主機(jī)請(qǐng)求的參數(shù)，將設(shè)備描述符返回給主機(jī)（數(shù)據(jù)過程0（狀態(tài)過程。控制讀傳輸U(kuò)SB00發(fā)（控制傳輸?shù)慕⑦^程USB，設(shè)備收到輸入令牌包后，設(shè)備就返回0ACK給設(shè)備，設(shè)備在收到這個(gè)ACKUSB設(shè)備?？刂茖憘鬏斨鳈C(jī)再次獲取設(shè)備描述符，使用新的設(shè)備地址，獲取全部18字節(jié)設(shè)備描述符主機(jī)獲取配置描述符，獲取配置集合HID設(shè)備HID設(shè)備簡介InterfaceDevice,人機(jī)接口設(shè)備USBUSBHID設(shè)備成本較低。另外HID設(shè)備并不一定要HIDHIDWindowsHIDHIDWindows系統(tǒng)時(shí)，不需要額外安裝驅(qū)動(dòng)。HID設(shè)備的內(nèi)部描述符結(jié)構(gòu)如下：在接口描述符中，包含了HID符。HIDGet_DescriptorHID描述符和報(bào)表描述符。交換的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在稱為報(bào)表（Report）的結(jié)構(gòu)內(nèi)，主機(jī)通過控制傳輸和中斷傳輸請(qǐng)求報(bào)表來傳送和接收數(shù)據(jù)。HID設(shè)備必須有一個(gè)中斷輸入端點(diǎn)來傳送數(shù)據(jù)到主機(jī)，中斷輸出端點(diǎn)則不是必需的。HID設(shè)備報(bào)表描述符報(bào)表描述符(ReportDescriptor)是HID設(shè)備中的一個(gè)描述符。HIDUSBUSB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)返回給電腦等；輸出報(bào)表是主機(jī)發(fā)送給USB設(shè)備的，例如鍵盤上的數(shù)字鍵00ID來識(shí)別，報(bào)表ID個(gè)字節(jié)。當(dāng)報(bào)表描述符中沒有規(guī)定報(bào)表ID時(shí)，報(bào)表中就沒有ID字段，開始就是數(shù)據(jù)。下圖為USBlyzer獲取的HID報(bào)表描述符，包含了輸入、輸出和特征三種報(bào)表。HIDUsageTablesVersion1.12文檔。HID設(shè)備的訪問在HID設(shè)備枚舉成功后，主機(jī)可以對(duì)HID設(shè)備發(fā)起訪問，訪問通過Set_Report或tt是主機(jī)用來傳遞數(shù)據(jù)到設(shè)（輸出報(bào)表或特征報(bào)表可使用，Get_Report是主機(jī)用來從設(shè)備獲取數(shù)據(jù)（輸入報(bào)表或特征報(bào)表可使用。如主機(jī)發(fā)送64字節(jié)數(shù)據(jù)到HID設(shè)備，使用Set_Report控制傳輸090003 000040，其后再接4字節(jié)數(shù)據(jù)。總線數(shù)據(jù)分析軟件BusHound設(shè)置要抓包的USB設(shè)備（一般勾選自動(dòng)選擇插入的設(shè)備）設(shè)備樹自動(dòng)選擇新插入的USB設(shè)備切換到設(shè)備樹自動(dòng)選擇新插入的USB設(shè)備USBlyzerUSB設(shè)置自動(dòng)捕捉熱插拔設(shè)備：原始數(shù)據(jù)區(qū)設(shè)備列表數(shù)據(jù)分析區(qū)設(shè)備屬性實(shí)例分析單片機(jī)固件升級(jí)：主芯片為SONixSN32F247，內(nèi)置USB控制器及收發(fā)器，全速2.0接口，支持7個(gè)端點(diǎn)，EP0~EP6，7512RAMBootloader，進(jìn)入該模式下可開始USB固件升級(jí)。其中EP0使用固定的64字節(jié)RAM，用來控制傳輸，實(shí)現(xiàn)主機(jī)獲取各種描述符，由于HID設(shè)備只需要接收主機(jī)發(fā)送的升級(jí)包，不需要上傳數(shù)據(jù)，因此不使用中斷輸入管道。HID設(shè)備報(bào)表描述符：/*********************************************************************/HID_UsagePage(HID_USAGE_PAGE_CONSUMER),HID_Usage(HID_USAGE_PAGE_UNDEFINED),HID_LogicalMin(0x80),HID_LogicalMax(0x7F),HID_ReportCount(64),HID_ReportSize(8),

//usagepage(consumer)//usage(consumercontrol)//logicalminimum(-128)//logicalmaximum(+127)//reportcount(64)//reportsize(8)HID_Feature(HID_Data|HID_Variable|HID_Absolute),//feature(data,variable,absolute)//以上定義了64字節(jié)，最小-128，最大127，用來接收升級(jí)包，每次64字節(jié)/*********************************************************************/USB通信協(xié)議，在HIDPC后，首先設(shè)備被枚舉，當(dāng)主機(jī)發(fā)起請(qǐng)求設(shè)備描述符時(shí)，會(huì)觸發(fā)設(shè)備的EP0SETUP事件中斷，在中斷處理時(shí)上傳設(shè)備描述符，同樣地上傳配置描述符、接口描述符、端點(diǎn)描述符，這些屬于USB設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)求。在主機(jī)與設(shè)備通信握手時(shí)，主要工作由內(nèi)置的USB控制器處理了，用戶只需要在產(chǎn)生、掛EP0、EP0端點(diǎn)接收數(shù)據(jù)、EP0。HID6464字節(jié)（SetReport控制傳輸。DF608KBSRAM，不能一次性存儲(chǔ)整個(gè)固件包，因此每接收完16塊數(shù)據(jù)=1024字節(jié)）FlashFlash，完成后PCFlash中的第一條需要執(zhí)行的地址。新的固件包開始執(zhí)行。整個(gè)流程如下圖所示：設(shè)備接入PC設(shè)備接入PC枚舉完成主機(jī)升級(jí)軟件將固字節(jié)分塊發(fā)送64字節(jié)N固件包傳送完？Y新的固件包升級(jí)結(jié)束【1】UniversalSerialBus