STM32学习笔记之USB虚拟串口描述符简介

Descriptor即描述符，是一个完整的数据结构，可以通过C语言等编程实现，并存储在USB设备中，用于描述一个USB设备的所有属性，USB主机是通过一系列命令来要求设备发送这些信息的。它的作用就是通过如问答节中的命令***作来给主机传递信息，从而让主机知道设备具有什么功能、属于哪一类设备、要占用多少带宽、使用哪类传输方式及数据量的大小，只有主机确定了这些信息之后，设备才能真正开始工作，所以描述符也是十分重要的部分，要好好掌握。标准的描述符有5种，USB为这些描述符定义了编号：

1——设备描述符

2——配置描述符

3——字符描述符

4——接口描述符

5——端点描述符

上面的描述符之间有一定的关系，一个设备只有一个设备描述符，而一个设备描述符可以包含多个配置描述符，而一个配置描述符可以包含多个接口描述符，一个接口使用了几个端点，就有几个端点描述符。这间描述符是用一定的字段构成的，分别如下说明：

1、设备描述符

struct _DEVICE_DEscriptOR_STRUCT

{

BYTE bLength; //设备描述符的字节数大小，为0x12

BYTE bDescriptorType; //描述符类型编号，为0x01

WORD bcdUSB; //USB版本号

BYTE bDeviceClass; //USB分配的设备类代码，0x01~0xfe为标准设备类，0xff为厂商自定义类型

//0x00不是在设备描述符中定义的，如HID

BYTE bDeviceSubClass; //usb分配的子类代码，同上，值由USB规定和分配的

BYTE bDeviceProtocl; //USB分配的设备协议代码，同上

BYTE bMaxPacketSize0; //端点0的最大包的大小

WORD idVendor; //厂商编号

WORD idProduct; //产品编号

WORD bcdDevice; //设备出厂编号

BYTE iManufacturer; //描述厂商字符串的索引

BYTE iProduct; //描述产品字符串的索引

BYTE iSerialNumber; //描述设备序列号字符串的索引

BYTE bNumConfiguration; //可能的配置数量

}

2、配置描述符

struct _CONFIGURATION_DEscriptOR_STRUCT

{

BYTE bLength; //设备描述符的字节数大小，为0x12

BYTE bDescriptorType; //描述符类型编号，为0x01

WORD wTotalLength; //配置所返回的所有数量的大小

BYTE bNumInterface; //此配置所支持的接口数量

BYTE bConfigurationVale; //Set_Configuration命令需要的参数值

BYTE iConfiguration; //描述该配置的字符串的索引值

BYTE bmAttribute; //供电模式的选择

BYTE MaxPower; //设备从总线提取的最大电流

}

3、字符描述符

struct _STRING_DEscriptOR_STRUCT

{

BYTE bLength; //设备描述符的字节数大小，为0x12

BYTE bDescriptorType; //描述符类型编号，为0x01

BYTE SomeDescriptor[36]; //UNICODE编码的字符串

}

4、接口描述符

struct _INTERFACE_DEscriptOR_STRUCT

{

BYTE bLength; //设备描述符的字节数大小，为0x12

BYTE bDescriptorType; //描述符类型编号，为0x01

BYTE bInterfaceNunber; //接口的编号

BYTE bAlternateSetting;//备用的接口描述符编号

BYTE bNumEndpoints; //该接口使用端点数，不包括端点0

BYTE bInterfaceClass; //接口类型

BYTE bInterfaceSubClass;//接口子类型

BYTE bInterfaceProtocol;//接口所遵循的协议

BYTE iInterface; //描述该接口的字符串索引值

}

5、端点描述符

struct _ENDPOIN_DEscriptOR_STRUCT

{

BYTE bLength; //设备描述符的字节数大小，为0x12

BYTE bDescriptorType; //描述符类型编号，为0x01

BYTE bEndpointAddress; //端点地址及输入输出属性

BYTE bmAttribute; //端点的传输类型属性

WORD wMaxPacketSize; //端点收、发的最大包的大小

BYTE bInterval; //主机查询端点的时间间隔

}

具体分析如下：

1、描述设备类型Device Descriptor

      包含了设备名称,类别,生产厂家等等信息,通过得到的这些信息Host会去找到合适的设备驱动程序在主机上加载驱动。

/* USB Standard Device Descriptor */

const u8 Virtual_Com_Port_DeviceDescriptor[] =

  {

    0x12,   /* bLength */  //USB设备描述符的总长度固定为18个字节，因此为12H

    USB_DEVICE_DESCRIPTOR_TYPE,     /* bDescriptorType */  //USB设备描述符的类型值，固定为01H

    0x00,                               //USB遵循的规范版本号，USB2.0; 0xXXYZ,XX为主版本号，Y为次版本号，Z为子次版本号

    0x02,   /* bcdUSB = 2.00 */

    0x02,   /* bDeviceClass: CDC */       //USB所遵循的标准设备类。0表示设备的接口相互独立，分别属于不同的设备类；

                                       //1~FEH之间表示USB协议中定义的某个类。03H表示HID类，02H表示CDC类。

                                       //FFH表示供应商自定义的设备类

    0x00,   /* bDeviceSubClass */       //USB设备所属的标准设备子类。对于显示设备类(04H)，包含3个子类，

                                       //子类代码01H表示CRT显示器，02H表示平面显示器，03H表示3D显示器。

                                       //bDeviceClass为0时，该值为0；该值为FFH时，表示供应商自定义的设备子类

    0x00,   /* bDeviceProtocol */       //采用的设备类协议。该值为FFH时表示设备类协议由供应商自定义

    0x40,   /* bMaxPacketSize0 */       //端点0所支持最大数据包长度（字节），低速为8，全速为8,16,32或64，高速为64

    0x83,                               //设备供应商id，使主机为其加载合适驱动

    0x04,   /* idVendor = 0x0483 */

    0x40,                               //产品id，用于区分不同的usb设备

    0x57,   /* idProduct = 0x7540 */

    0x00,                               //设备版本号,帮助主机加载合适驱动

    0x01,   /* bcdDevice = 1.00 */

    1,              /* Index of string descriptor describing manufacturer */  //若没有，可为0

    2,              /* Index of string descriptor describing product */          //若没有，可为0

    3,              /* Index of string descriptor describing the device's serial number */       //若没有，可为0

    0x01    /* bNumConfigurations */    //USB设备所支持的配置数

  };

2、配置描述符Config Descriptor

    包含了接口类型，最大功耗(电流)，供电方式等等信息，事实上这个配置描述项不仅仅是刚才说的这些作用，更多地，它需要通知主机设备所使用的ENDpoint的情况，使用的类驱动类型，等等信息

const u8 Virtual_Com_Port_ConfigDescriptor[] =

  {

    /*Configuation Descriptor*/

    0x09,   /* bLength: Configuation Descriptor size */           //配置描述符的长度，固定为9字节，09H

    USB_CONFIGURATION_DESCRIPTOR_TYPE,      /* bDescriptorType: Configuration */        //配置描述符类型，固定位02H

    VIRTUAL_COM_PORT_SIZ_CONFIG_DESC,       /* wTotalLength:no of returned bytes */        //配置信息总长度，配置描述符、接口描述符、端点描述符长度总和

    0x00,

    0x02,   /* bNumInterfaces: 2 interface */            //所支持的接口数, 最小值为1

    0x01,   /* bConfigurationValue: Configuration value */     //USB设备的配置值

    0x00,   /* iConfiguration: Index of string descriptor describing the configuration */ //字符串描述符索引，若没有，可为0

    0xC0,   /* bmAttributes: self powered */   //配置特性，可按位寻址，第六位置1表示用总线电源，第五位置1表示支持远程唤醒，其他字段保留

                                               //一般0~4位置0，第7位置1

    0x00,   /* MaxPower 0 mA */                   //USB设备运行时所支持的最大电流，2mA为单位

    /*Interface Descriptor*/

    0x09,   /* bLength: Interface Descriptor size */         //接口描述符长度，固定为9字节，09H

    USB_INTERFACE_DESCRIPTOR_TYPE,  /* bDescriptorType: Interface */  //接口描述符的类型值，固定位04H

    /* Interface descriptor type */

    0x00,   /* bInterfaceNumber: Number of Interface */          //USB接口的接口号

    0x00,   /* bAlternateSetting: Alternate setting */          //USB接口的可替换设置值

    0x01,   /* bNumEndpoints: One endpoints used */              //USB接口所使用的接口总数

    0x02,   /* bInterfaceClass: Communication Interface Class */    //USB接口所属的设备类，1~FEH表示某个设备类；FFH表示供应商自定义

    0x02,   /* bInterfaceSubClass: Abstract Control Model */

    0x01,   /* bInterfaceProtocol: Common AT commands */       //接口所采用的设备类协议

    0x00,   /* iInterface: */                                   //USB接口字符串描述符的索引值

    /*Header Functional Descriptor*/

    0x05,   /* bLength: Endpoint Descriptor size */

    0x24,   /* bDescriptorType: CS_INTERFACE */

    0x00,   /* bDescriptorSubtype: Header Func Desc */

    0x10,   /* bcdCDC: spec release number */

    0x01,

    /*Call Managment Functional Descriptor*/

    0x05,   /* bFunctionLength */

    0x24,   /* bDescriptorType: CS_INTERFACE */

    0x01,   /* bDescriptorSubtype: Call Management Func Desc */

    0x00,   /* bmCapabilities: D0+D1 */

    0x01,   /* bDataInterface: 1 */

    /*ACM Functional Descriptor*/

    0x04,   /* bFunctionLength */

    0x24,   /* bDescriptorType: CS_INTERFACE */

    0x02,   /* bDescriptorSubtype: Abstract Control Management desc */

    0x02,   /* bmCapabilities */

    /*Union Functional Descriptor*/

    0x05,   /* bFunctionLength */

    0x24,   /* bDescriptorType: CS_INTERFACE */

    0x06,   /* bDescriptorSubtype: Union func desc */

    0x00,   /* bMasterInterface: Communication class interface */

    0x01,   /* bSlaveInterface0: Data Class Interface */

    /*Endpoint 2 Descriptor*/                               //端点描述符长度固定为7字节，07H

    0x07,   /* bLength: Endpoint Descriptor size */

    USB_ENDPOINT_DESCRIPTOR_TYPE,   /* bDescriptorType: Endpoint */

    0x82,   /* bEndpointAddress: (IN2) */

    0x03,   /* bmAttributes: Interrupt */

    VIRTUAL_COM_PORT_INT_SIZE,      /* wMaxPacketSize: */

    0x00,

    0xFF,   /* bInterval: */

    /*Data class interface descriptor*/

    0x09,   /* bLength: Endpoint Descriptor size */

    USB_INTERFACE_DESCRIPTOR_TYPE,  /* bDescriptorType: */

    0x01,   /* bInterfaceNumber: Number of Interface */

    0x00,   /* bAlternateSetting: Alternate setting */

    0x02,   /* bNumEndpoints: Two endpoints used */

    0x0A,   /* bInterfaceClass: CDC */

    0x00,   /* bInterfaceSubClass: */

    0x00,   /* bInterfaceProtocol: */

    0x00,   /* iInterface: */

    /*Endpoint 3 Descriptor*/

    0x07,   /* bLength: Endpoint Descriptor size */

    USB_ENDPOINT_DESCRIPTOR_TYPE,   /* bDescriptorType: Endpoint */

    0x03,   /* bEndpointAddress: (OUT3) */

    0x02,   /* bmAttributes: Bulk */

    VIRTUAL_COM_PORT_DATA_SIZE,             /* wMaxPacketSize: */

    0x00,

    0x00,   /* bInterval: ignore for Bulk transfer */

    /*Endpoint 1 Descriptor*/

    0x07,   /* bLength: Endpoint Descriptor size */

    USB_ENDPOINT_DESCRIPTOR_TYPE,   /* bDescriptorType: Endpoint */

    0x81,   /* bEndpointAddress: (IN1) */

    0x02,   /* bmAttributes: Bulk */

    VIRTUAL_COM_PORT_DATA_SIZE,             /* wMaxPacketSize: */

    0x00,

    0x00    /* bInterval */

  };

由于上面我们在设置了使用USB CDC类，我们就要按照CDC的规则来设置，

按照CDC协议的内容FunctionalDescriptor只包含如下几个：

Header Functional Descriptor：

Abstract Control Management functional Descriptor ：定义了Communication Class Interface所支持的命令集合。具         体到下面的内容为：设备不支持Send_Break,Set_line_Coding,Set_Control_Line_State,Get_Line_Coding，               Set_Comm_Feature，Clear_Comm_Feature,Get_Comm_Feature请求和Serial_State，Network_Connection消        息，也就是说禁用所有可选Abstract Control Model*的消息和请求，紧紧保留了必需的                                                            SEND_ENCAPSULATED_COMMAND，Get_ENCAPSULATED_COMMAND请求和RESPONSE_AVAILABLE消息。

Data class interface descriptor：

Call Manageament Functional Descriptor：该描述项定义了相关管理调用的约束和方式，设备发送接收管理信息使用通讯类接口，设备不自己调用管理功能。

UNION function descriptor：就是起到联系各个独立的Interface,描述其之间的关系的作用。