HID规范
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HID 报告及报告描述简介

2022-01-24 10371 71

USB 中, USB HOST是通过各种描述符来识别设备的,有设备描述符配置描述符接口描述符端点描述符字符串描述符报告描述符等等。

USB 报告描述符(Report Descriptor)是 HID 设备中的一个描述符,它是比较复杂的一个描述符。
USB HID 设备是通过报告来给传送数据的,报告有输入报告和输出报告。

输入报告是 USB 设备发送给主机的,例如 USB 鼠标将鼠标移动和鼠标点击等信息返回给电脑,键盘将按键数据数据返回给电脑等;输出报告是主机发送给 USB 设备的,例如键盘上的数字键盘锁定灯和大写字母锁定灯等。报告是一个数据包,里面包含的是所要传送的数据。输入报告是通过中断输入端点输入的,而输出报告有点区别,当没有中断输出端点时,可以通过控制输出端点 0 发送,当有中断输出端点时,通过中断输出端点发出.

报告描述符,是描述一个报告以及报告里面的数据是用来干什么用的?
通过它, USB HOST 可以分析出报告里面的数据所表示的意思。它通过控制输入端点 0 返回,主机使用获取报告描述符命令来获取报告描述符,注意这个请求是发送到接口的,而不是到设备。一个报告描述符可以描述多个报告,不同的报告通过报告 ID 来识别,报告 ID 在报告最前面,即第一个字节。当报告描述符中没有规定报告 ID 时,报告中就没有 ID 字段,开始就是数据。更详细的说明请参看USB HID 协议,该协议可从 Http://www.usb.org 下载

当然本站USB中文网也提供一个HID报告描述符十六进制的解析工具,大家可以在本站搜索HidReportParser来下载。

通过由 HID Descriptor tool 生成的 USB 鼠标和 USB 键盘来说明一下报告描述符和报告。

code char KeyBoardReportDescriptor[63] = {
//表示用途页为通用桌面设备
0x05, 0x01, // USAGE_PAGE (Generic Desktop)
//表示用途为键盘
0x09, 0x06, // USAGE (Keyboard)
//表示应用集合,必须要以 END_COLLECTION 来结束它,见最后的 END_COLLECTION
0xa1, 0x01, // COLLECTION (Application)
//表示用途页为按键
0x05, 0x07, // USAGE_PAGE (Keyboard)
//用途最小值,这里为左 ctrl 键
0x19, 0xe0, // USAGE_MINIMUM (Keyboard LeftControl)
//用途最大值,这里为右 GUI 键,即 window 键
0x29, 0xe7, // USAGE_MAXIMUM (Keyboard Right GUI)
//逻辑最小值为 0
0x15, 0x00, // LOGICAL_MINIMUM (0)
/逻辑最大值为 1
0x25, 0x01, // LOGICAL_MAXIMUM (1)
//报告大小(即这个字段的宽度)为 1bit,所以前面的逻辑最小值为 0,逻辑最大值为 1
0x75, 0x01, // REPORT_SIZE (1)
//报告的个数为 8,即总共有 8 个 bits
0x95, 0x08, // REPORT_COUNT (8)
//输入用,变量,值,绝对值。像键盘这类一般报告绝对值,
//而鼠标移动这样的则报告相对值,表示鼠标移动多少
0x81, 0x02, // INPUT (Data,Var,Abs)
//上面这这几项描述了一个输入用的字段,总共为 8 个 bits,每个 bit 表示一个按键
//分别从左 ctrl 键到右 GUI 键。这 8 个 bits 刚好构成一个字节,它位于报告的第一个字节。
//它的最低位,即 bit-0 对应着左 ctrl 键,如果返回的数据该位为 1,则表示左 ctrl 键被按下,
//否则,左 ctrl 键没有按下。最高位,即 bit-7 表示右 GUI 键的按下情况。中间的几个位,
//需要根据 HID 协议中规定的用途页表(HID Usage Tables)来确定。这里通常用来表示
//特殊键,例如 ctrl, shift, del 键
/这样的数据段个数为 1
0x95, 0x01, // REPORT_COUNT (1)
//每个段长度为 8bits
0x75, 0x08, // REPORT_SIZE (8)
//输入用,常量,值,绝对值
0x81, 0x03, // INPUT (Cnst,Var,Abs)
//上面这 8 个 bit 是常量,设备必须返回 0
//这样的数据段个数为 5
0x95, 0x05, // REPORT_COUNT (5)
//每个段大小为 1bit
0x75, 0x01, // REPORT_SIZE (1)
//用途是 LED,即用来控制键盘上的 LED 用的,因此下面会说明它是输出用
0x05, 0x08, // USAGE_PAGE (LEDs)
//用途最小值是 Num Lock,即数字键锁定灯
0x19, 0x01, // USAGE_MINIMUM (Num Lock)
//用途最大值是 Kana,这个是什么灯我也不清楚^_^
0x29, 0x05, // USAGE_MAXIMUM (Kana)
//如前面所说,这个字段是输出用的,用来控制 LED。变量,值,绝对值。
//1 表示灯亮, 0 表示灯灭
0x91, 0x02, // OUTPUT (Data,Var,Abs)
//这样的数据段个数为 1
0x95, 0x01, // REPORT_COUNT (1)
/每个段大小为 3bits
0x75, 0x03, // REPORT_SIZE (3)
//输出用,常量,值,绝对
0x91, 0x03, // OUTPUT (Cnst,Var,Abs)
//由于要按字节对齐,而前面控制 LED 的只用了 5 个 bit,
//所以后面需要附加 3 个不用 bit,设置为常量。
//报告个数为 6
0x95, 0x06, // REPORT_COUNT (6)
//每个段大小为 8bits
0x75, 0x08, // REPORT_SIZE (8)
//逻辑最小值 0
0x15, 0x00, // LOGICAL_MINIMUM (0)
//逻辑最大值 255
0x25, 0xFF, // LOGICAL_MAXIMUM (255)
//用途页为按键
0x05, 0x07, // USAGE_PAGE (Keyboard)
//使用最小值为 0
0x19, 0x00, // USAGE_MINIMUM (Reserved (no event indicated))
//使用最大值为 0x65
0x29, 0x65, // USAGE_MAXIMUM (Keyboard Application)
//输入用,变量,数组,绝对值
0x81, 0x00, // INPUT (Data,Ary,Abs)
//以上定义了 6 个 8bit 宽的数组,每个 8bit(即一个字节)用来表示一个按键,所以可以同时
//有 6 个按键按下。没有按键按下时,全部返回 0。如果按下的键太多,导致键盘扫描系统
//无法区分按键时,则全部返回 0x01,即 6 个 0x01。如果有一个键按下,则这 6 个字节中的第
一
//个字节为相应的键值(具体的值参看 HID Usage Tables),如果两个键按下,则第 1、 2 两个
//字节分别为相应的键值,以次类推。
//关集合,跟上面的对应
0xc0 // END_COLLECTION
};

通过上面的分析,我们知道这个报告中只有一个报告,所以没有报告 ID,因此返回的都是实际使用的数据。总共有 8 字节输入, 1 字节输出。其中输入的第一字节用来表示特殊按键,第二字节保留,后面的六字节为普通按键。如果只有左 ctrl 键按下,则返回 01 00 00 00 00 00 00 00(十六进制),如果只有数字键 1 按下,则返回 00 00 59 00 00 00 00 00,如果数字 1 和 2 同时按下,则返回 00 00 59 5A 00 00 00 00,如果再按下左 shift 键,则返回 02 00 59 5A 00 00 00 00,然后再释放 1 键,则返回 02 00 5A 00 00 00 00 00,然后全部按键释放,则返回 00 00 00 00 00 00 00 00。
这些数据(即报告)都是通过中断端点返回的。当按下 Num Lock 键时, PC 会发送输出报告,从报告描述符中我们知道, Num Lock 的 LED 对应着输出报告的最低位,当数字小键盘打开时,输出 xxxxxxx1(二进制,打 x 的由其它的 LED 状态决定);
当数字小键盘关闭时,输出 xxxxxxx0(同前)。取出最低位就可以控制数字键锁定 LED 了。下面这个报告描述符是 USB 鼠标报告描述符,比起键盘的来说要简单些。它描述了 4 个字节,第一个字节表示按键,第二个字节表示 x 轴(即鼠标左右移动,
0 表示不动,正值表示往右移,负值表示往左移),第三个字节表示 y 轴(即鼠标上下移动, 0 表示不动,正值表示往下移动,负值表示往上移动),第四个字节表示鼠标滚轮(正值为往上滚动,负值为往下滚动)。

code char MouseReportDescriptor[52] = {
//通用桌面设备
0x05, 0x01, // USAGE_PAGE (Generic Desktop)
//鼠标
0x09, 0x02, // USAGE (Mouse)
//集合
0xa1, 0x01, // COLLECTION (Application)
//指针设备
0x09, 0x01, // USAGE (Pointer)
//集合
0xa1, 0x00, // COLLECTION (Physical)
//按键
0x05, 0x09, // USAGE_PAGE (Button)
//使用最小值 1
0x19, 0x01, // USAGE_MINIMUM (Button 1)
//使用最大值 3。 1 表示左键, 2 表示右键, 3 表示中键
0x29, 0x03, // USAGE_MAXIMUM (Button 3)
//逻辑最小值 0
0x15, 0x00, // LOGICAL_MINIMUM (0)
//逻辑最大值 1
0x25, 0x01, // LOGICAL_MAXIMUM (1)
//数量为 3
0x95, 0x03, // REPORT_COUNT (3)
//大小为 1bit
0x75, 0x01, // REPORT_SIZE (1)
//输入,变量,数值,绝对值
/以上 3 个 bit 分别表示鼠标的三个按键情况,最低位(bit-0)为左键
//bit-1 为右键, bit-2 为中键,按下时对应的位值为 1,释放时对应的值为 0
0x81, 0x02, // INPUT (Data,Var,Abs)
//填充 5 个 bit,补足一个字节
0x95, 0x01, // REPORT_COUNT (1)
0x75, 0x05, // REPORT_SIZE (5)
0x81, 0x03, // INPUT (Cnst,Var,Abs)
//用途页为通用桌面
0x05, 0x01, // USAGE_PAGE (Generic Desktop)
//用途为 X
0x09, 0x30, // USAGE (X)
//用途为 Y
0x09, 0x31, // USAGE (Y)
//用途为滚轮
0x09, 0x38, // USAGE (Wheel)
//逻辑最小值为-127
0x15, 0x81, // LOGICAL_MINIMUM (-127)
//逻辑最大值为+127
0x25, 0x7f, // LOGICAL_MAXIMUM (127)
//大小为 8 个 bits
0x75, 0x08, // REPORT_SIZE (8)
//数量为 3 个,即分别代表 x,y,滚轮
0x95, 0x03, // REPORT_COUNT (3)
//输入,变量,值,相对值
0x81, 0x06, // INPUT (Data,Var,Rel)
//关集合
0xc0, // END_COLLECTION
0xc0 // END_COLLECTION
};

通过对上面的报告分析,我们知道报告返回 4 个字节,没有报告 ID。如果鼠标左键按下,则返回 01 00 00 00(十六进制值),如果右键按下,则返回 02 00 00 00,如果中键按下,则返回 04 00 00 00,如果三个键同时按下,则返回 07 00 00 00。如果鼠标往右移动则第二字节返回正值,值越大移动速度越快。其它的类推.

原文转自:https://www.sohu.com/a/69911773_119709

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