USB 设备：自定义批量传输及实现

2023-05-08 1015

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简介： USB 设备：自定义批量传输及实现

在进行 usb 传输的过程中，往往需要大容量传输。无外乎批量传输。典型的批量传输协议如下：

cdc-acm ：usb 转串口。win10 以下需要 pc 驱动。

mass-stroage：U 盘设备。

通常仅仅只需要批量传输，而不想引入复杂的协议，这个时候自定义接口进行批量传输就比较合适了，需要注意的是自定义接口需要安装pc驱动, host 并不支持自定义的接口。

描述符布局

设备描述符：bDeviceClass 改为0xFF

配置描述符：常规配置
接口描述符：bInterfaceClass 改为 0xFF

Inerface Descriptor
Endpoint Descruptor(in)
Endpoint Descruptor(out)

描述符介绍

这里只介绍接口描述符和端点描述符,并且是独立的接口设备。

自定义接口：关联两个端点

static struct usb_interface_descriptor intf_desc = {
        .bLength                = sizeof(intf_desc),
        .bDescriptorType        = USB_DT_INTERFACE,
        .bNumEndpoints          = 0x02,
        .bInterfaceClass        = 0xFF,
        .bInterfaceSubClass     = 0x0,
        .bInterfaceProtocol     = 0x0,
};

端点描述符：in/out 端点

static struct usb_endpoint_descriptor hs_bulk_in_desc = {
        .bLength                = USB_DT_ENDPOINT_SIZE,
        .bDescriptorType        = USB_DT_ENDPOINT,
        .bEndpointAddress       = USB_DIR_IN,
        .bmAttributes           = USB_ENDPOINT_XFER_BULK,
        .wMaxPacketSize         = cpu_to_le16(512),
};
static struct usb_endpoint_descriptor hs_bulk_out_desc = {
        .bLength                = USB_DT_ENDPOINT_SIZE,
        .bDescriptorType        = USB_DT_ENDPOINT,
        .bEndpointAddress       = USB_DIR_OUT,
        .bmAttributes           = USB_ENDPOINT_XFER_BULK,
        .wMaxPacketSize         = cpu_to_le16(512),
}；

整体接口描述符：

static struct usb_descriptor_header *hs_intf_descs[] = {
        //(struct usb_descriptor_header *) &iad_desc,
        (struct usb_descriptor_header *) &intf_desc,
        (struct usb_descriptor_header *) &hs_bulk_out_desc,
        (struct usb_descriptor_header *) &hs_bulk_in_desc,
        NULL,
};

接口描述符如下：

复合设备

有的时候我们需要在已有的设备功能上，添加一个接口自定义功能。这个时候就需要添加复合设备。复合设备独立接口设备唯一区别在于接口描述符和设备描述符不同。

设备描述符：按照杂项设备处理

自定义接口，添加一个iad 关联

IAD Descriptor
Inerface Descriptor
Endpoint Descruptor(in)
Endpoint Descruptor(out)

IAD 描述符：

static struct usb_interface_assoc_descriptor iad_desc = {        
        .bLength                = sizeof(iad_desc),
        .bDescriptorType        = USB_DT_INTERFACE_ASSOCIATION,
        .bFirstInterface        = 0,  // 动态修改
        .bInterfaceCount        = 1,
        .bFunctionClass         = 0xFF, // vendor
        .bFunctionSubClass      = 0x00,
        .bFunctionProtocol      = 0x00,
        .iFunction              = 0,
};

整体接口描述符：

static struct usb_descriptor_header *hs_intf_descs[] = {
        (struct usb_descriptor_header *) &iad_desc,
        (struct usb_descriptor_header *) &intf_desc,
        (struct usb_descriptor_header *) &hs_bulk_out_desc,
        (struct usb_descriptor_header *) &hs_bulk_in_desc,
        NULL,
};

自定义接口描述符如下：

驱动适配

对于自定义接口，需要按照pc 驱动，否则 windows 端无法识别。

使用 zadig-2.5.exe 按照对应接口的设备驱动。这里是接口2

不同的驱动对应不同的系统调用。

winUSB：对应 libusb（1.0）系统调用

libusbK：对应libusbK 系统调用

libusb-win32：对应libusb-0.1(libusb-win32) 系统调用

有关libusb、libusbK、libusb-win32 之间的关系本文不做过多介绍，这里只是版本的差异。

主机应用

以libusb 为例介绍。

控制传输

int LIBUSB_CALL libusb_control_transfer(libusb_device_handle *dev_handle,
 uint8_t request_type, uint8_t bRequest, uint16_t wValue, uint16_t wIndex,
 unsigned char *data, uint16_t wLength, unsigned int timeout);

控制写：

...
  libusb_device_handle* handle = dev->handle;    
  int status = libusb_control_transfer(
        handle,
        /* bmRequestType */ LIBUSB_ENDPOINT_OUT | LIBUSB_REQUEST_TYPE_VENDOR | LIBUSB_RECIPIENT_INTERFACE,
        /* bRequest      */ bRequest,
        /* wValue        */ 0,
        /* wIndex        */ 0,
        /* Data          */ (unsigned char *)data,
        /* wLength       */ len,
        ms);

控制读：

...
   libusb_device_handle* handle = dev->handle;
   int status = libusb_control_transfer(
            handle,
            /* bmRequestType */ LIBUSB_ENDPOINT_IN | LIBUSB_REQUEST_TYPE_VENDOR | LIBUSB_RECIPIENT_INTERFACE,
            /* bRequest      */ bRequest,
            /* wValue        */ 0,
            /* wIndex        */ 0,
            /* Data          */ (unsigned char*)(*data),
            /* wLength       */ len,
            ms);
    return status;

批量传输

int LIBUSB_CALL libusb_bulk_transfer(libusb_device_handle *dev_handle,
 unsigned char endpoint, unsigned char *data, int length,
 int *actual_length, unsigned int timeout);

批量读：

int bulk_read(struct bulkusbdev* dev, void* buffer, size_t len, int ms)
{
    int size, errcode;
    libusb_device_handle* handle = dev->handle;
    uint8_t endpoint_in = dev->endpoint_in;
    errcode = libusb_bulk_transfer(handle, endpoint_in,(unsigned char*) buffer, len, &size, ms);
    if (errcode < 0)
    {
        printf("read:   %s\n", libusb_strerror((enum libusb_error)errcode));
        return -1;
    }
    return size;
}

批量写：

int bulk_write(struct bulkusbdev* dev, void* buffer, int len, int ms)
{
    int size, errcode;
    libusb_device_handle* handle = dev->handle;
    uint8_t endpoint_out = dev->endpoint_out;
    errcode = libusb_bulk_transfer(handle, endpoint_out, (unsigned char*)buffer, len, &size, ms);
    if (errcode<0)
    {
        printf("write:   %s\n", libusb_strerror((enum libusb_error)errcode));
        return -1;
    }
    return size;
}

总结

本文简单介绍了，USB 设备自定义批量传输的设备描述符实现，有关不同的平台，设备驱动实现方式不一。掌握了描述符，基本就掌握了设备实现的核心。参考对应平台做相关移植即可。

文章标签：

Windows