原文鏈接：http://blog.csdn.net/leo_wonty/article/details/6721214
HID是一種USB通信協議，無需安裝驅動就能進行交互，在學習HID之前，先來複習一下USB協議的相關內容。
USB設備描述符－概述
當插入USB設備後，主機會向設備請求各種描述符來識別設備。那什麼是設備描述符呢？
Descriptor即描述符，是一個完整的數據結構，可以通過C語言等編程實現，並存儲在USB設備中，用於描述一個USB設備的所有屬性，USB主機是通過一系列命令來要求設備發送這些信息的。
描述符的作用就是通過命令操作作來給主機傳遞信息，從而讓主機知道設備具有什麼功能、屬於哪一類設備、要佔用多少帶寬、使用哪類傳輸方式及數據量的大小，只有主機確定了這些信息之後，設備才能真正開始工作。
USB有那些標準描述符？
USB有5種標準描述符：設備描述符 、配置描述符、字符描述符、接口描述符、端點描述符 。
描述符之間有一定的關係，一個設備只有一個設備描述符，而一個設備描述符可以包含多個配置描述符，而一個配置描述符可以包含多個接口描述符，一個接口使用了幾個端點，就有幾個端點描述符。由此我們可以看出，USB的描述符之間的關係是一層一層的，最上一層是設備描述符，下面是配置描述符，再下面是接口描述符，再下面是端點描述符。在獲取描述符時，先獲取設備描述符，然後再獲取配置描述符，根據配置描述符中的配置集合長度，一次將配置描述符、接口描述符、端點描述符一起一次讀回。其中可能還會有獲取設備序列號，廠商字符串，產品字符串等。
設備描述符
struct _DEVICE_DEscriptOR_STRUCT
{
BYTE bLength; //設備描述符的字節數大小
BYTE bDescriptorType; //描述符類型編號，爲0x01
WORD bcdUSB; //USB版本號
BYTE bDeviceClass; //USB分配的設備類代碼，0x01~0xfe爲標準設備類，0xff爲廠商自定義類型，0x00不是在設備描述符中定義的，如HID
BYTE bDeviceSubClass; //usb分配的子類代碼，同上，值由USB規定和分配的，HID設備此值爲0
BYTE bDeviceProtocl; //USB分配的設備協議代碼，同上HID設備此值爲0
BYTE bMaxPacketSize0; //端點0的最大包的大小
WORD idVendor; //廠商編號
WORD idProduct; //產品編號
WORD bcdDevice; //設備出廠編號
BYTE iManufacturer; //描述廠商字符串的索引
BYTE iProduct; //描述產品字符串的索引
BYTE iSerialNumber; //描述設備序列號字符串的索引
BYTE bNumConfiguration; //可能的配置數量
}
配置描述符
struct _CONFIGURATION_DEscriptOR_STRUCT
{
BYTE bLength; //配置描述符的字節數大小
BYTE bDescriptorType; //描述符類型編號，爲0x02
WORD wTotalLength; //配置所返回的所有數量的大小
BYTE bNumInterface; //此配置所支持的接口數量
BYTE bConfigurationVale; //Set_Configuration命令需要的參數值
BYTE iConfiguration; //描述該配置的字符串的索引值
BYTE bmAttribute; //供電模式的選擇
BYTE MaxPower; //設備從總線提取的最大電流
}
字符描述符
struct _STRING_DEscriptOR_STRUCT
{
BYTE bLength; //字符串描述符的字節數大小
BYTE bDescriptorType; //描述符類型編號，爲0x03
BYTE SomeDescriptor[36]; //UNICODE編碼的字符串
}
接口描述符
struct _INTERFACE_DEscriptOR_STRUCT
{
BYTE bLength; //接口描述符的字節數大小
BYTE bDescriptorType; //描述符類型編號，爲0x04
BYTE bInterfaceNunber; //接口的編號
BYTE bAlternateSetting;//備用的接口描述符編號
BYTE bNumEndpoints; //該接口使用端點數，不包括端點0
BYTE bInterfaceClass; //接口類型 HID設備此值爲0x03
BYTE bInterfaceSubClass;//接口子類型 HID設備此值爲0或者1
BYTE bInterfaceProtocol;//接口所遵循的協議
BYTE iInterface; //描述該接口的字符串索引值
}
端點描述符
struct _ENDPOIN_DEscriptOR_STRUCT
{
BYTE bLength; //端點描述符的字節數大小
BYTE bDescriptorType; //描述符類型編號，爲0x05
BYTE bEndpointAddress; //端點地址及輸入輸出屬性
BYTE bmAttribute; //端點的傳輸類型屬性
WORD wMaxPacketSize; //端點收、發的最大包的大小
BYTE bInterval; //主機查詢端點的時間間隔
}
HID設備描述符
溫習了以上內容，我們再來看看HID協議與這些描述符之間的關係。
當插入USB設備後，主機會向設備請求各種描述符來識別設備。
爲了把一個設備識別爲HID類別，設備在定義描述符的時候必須遵守HID規範。
從框圖中，可以看出除了USB標準定義的一些描述符外，HID設備還必須定義HID描述符。另外設備和主機的通信是通過報告的形式來實現的，所以還必須定義報告描述符；而物理描述符不是必需的。還有就是HID描述符是關聯於接口（而不是端點）的，所以設備不需要爲每個端點都提供一個HID描述符。
接口描述符中bInterfaceClass的值必須爲0x03，bInterfaceSubClass的值爲0或1，爲1表示HID設備符是一個啓動設備（Boot Device，一般對PC機而言纔有意義，意思是BIOS啓動時能識別並使用您的HID設備，且只有標準鼠標或鍵盤類設備才能成爲Boot Device。如果爲0則只有在操作系統啓動後才能識別並使用您的HID設備）。
|
USB HID類描述符的結構 |
||||
|
偏移量 |
域 |
大小 |
值 |
描述 |
|
0 |
bLength |
1 |
數字 |
此描述符的長度（以字節爲單位） |
|
1 |
bDescriptorType |
1 |
常量 |
描述符種類（此處爲0x21即HID類描述符） |
|
2 |
bcdHID |
2 |
數字 |
HID規範版本號（BCD碼），採用4個16進制的BCD格式編碼，如版本1.0的BCD碼爲0x0100,版本爲1.1的BCD碼爲0x0110 |
|
4 |
bCountryCode |
1 |
數字 |
硬件目的國家的識別碼（BCD碼）（見表3） |
|
5 |
bNumDescritors |
1 |
數字 |
支持的附屬描述符數目 |
|
6 |
bDescriptorType |
1 |
常量 |
HID相關描述符的類型 0x21：HID描述符 0x22：報告描述符 0x23：物理描述符 |
|
7 |
wDescriptorLength |
2 |
數字 |
報告描述符總長度 |
|
9 |
bDescriptorType |
1 |
常量 |
用於識別描述符類型的常量，使用在有一個以上描述符的設備 |
|
10 |
wDescriptorLength |
2 |
數字 |
描述符總長度，使用在有一個以上描述符的設備 |
報告描述符
報告描述符比較複雜，它是以item形式排列組合而成，無固定長途，用戶可以自定義長度以及每一bit的含義。item類型分三種：main，global和local，其中main類型又可分爲5種tag：
- input item tag：指的是從設備的一個或多個類似控制管道得到的數據
- output item tag：指的是發送給一個或多個類似控制管道的數據
- feature item tag：表示設備的輸入輸出不面向最終用戶
- collection item tag：一個有意義的input，output和feature的組合項目
- end collection item tag：指定一個collectionitem的終止
每一個main item tag（input，output，feature）都表明了來自一個特定管道的數據的大小，數據相對還是獨立，以及其他相關信息。在此之前，global和local item定義了數據的最大值和最小值，等等。local item僅僅描述下一個main item定義的數據域，而global item是這一個報告描述符中所有後續數據段的默認屬性。
一個報告描述符可能包含多個main item，爲了準確描述來自一個控制管道的數據，一個報告描述符必須包括以下內容：
- input（output，feature）
- usage
- usage page
- Logical Minimum
- Logical Maximum
- Report Size
- Report Count
下面用一個三鍵鼠標舉例說明：
Usage Page (Generic Desktop); //global item
Usage (Mouse); //global item
Collection (Application); //Start Mouse collection
Usage (Pointer); //
Collection (Physical); //Start Pointer collection
Usage Page (Buttons)
Usage Minimum (1),
Usage Maximum (3),
Logical Minimum (0),
Logical Maximum (1) ; //Fields return values from 0 to 1
Report Count (3),
Report Size (1); //Create three 1 bit fields (button 1, 2, & 3)
Input (Data, Variable, Absolute); //Add fields to the input report.
Report Count (1),
Report Size (5); //Create 5 bit constant field
Input (Constant), ;Add field to the input report
Usage Page (Generic Desktop),
Usage (X),
Usage (Y),
Logical Minimum (-127),
Logical Maximum (127); //Fields return values from -127 to 127
Report Size (8),
Report Count (2); //Create two 8 bit fields (X & Y position)
Input (Data, Variable, Relative); //Add fields to the input report
End Collection; //Close Pointer collection
End Collection; //Close Mouse collection
item的數據格式有兩種，分別是短item和長item。
短item格式
| bSize |
0：0個字節 1：1個字節 2：2個字節 3：4個字節 |
| bType |
0：main 1：global 2：local 3：保留 |
| bTag |
item類型 8：input 9：output A：collection B：feature C：end collection |
長item，其bType位值爲3，bTag值爲F
| bDataSize |
0：0個字節 1：1個字節 2：2個字節 3：4個字節 |
| bLongItemTag |
0：main 1：global 2：local 3：保留 |
| data | 數據 |
物理描述符用來描述行爲特性，是可選的。
USB HID類可採用的通信管道
所有的HID設備通過USB的控制管道（默認管道，即端點0）和中斷管道與主機通信。
控制管道主要用於以下3個方面：
接收/響應USB主機的控制請示及相關的類數據
在USB主機查詢時傳輸數據（如響應Get_Report請求等）
接收USB主機的數據
中斷管道主要用於以下兩個方面：
USB主機接收USB設備的異步傳輸數據
USB主機發送有實時性要求的數據給USB設備
從USB主機到USB設備的中斷輸出數據傳輸是可選的，當不支持中斷輸出數據傳輸時，USB主機通過控制管道將數據傳輸給USB設備。
|
表1、USB HID規範定義的HID設備可用端點 |
||
|
管道 |
要求 |
說明 |
|
控制(端點0) |
必須 |
傳輸USB描述符、類請求代碼以及供查詢的消息數據等 |
|
中斷輸入 |
必須 |
傳輸從設備到主機的輸入數據 |
|
中斷輸出 |
可選 |
傳輸從主機到設備的輸出數據 |
HID設備6種特定請求
|
HID類請求（命令）包格式 |
|||
|
偏移量 |
域 |
大小 |
說明 |
|
0 |
bmRequestType |
1 |
HID設備類請求特性如下： 因而，針對HID的設備類請求，僅僅10100001和00100001有效 |
|
1 |
bRequest |
1 |
HID類請求（參考下表） |
|
2 |
wValue |
2 |
高字節說明描述符的類型 0x21：HID描述符 0x22：報告描述符 0x23：物理描述符 低字節爲非0值時被用來選定實體描述符。 |
|
4 |
wIndex |
2 |
2字節數值，根據不同的bRequest有不同的意義 |
|
6 |
wLength |
2 |
該請求的數據段長度 |
|
HID類請求 |
||
|
數值 |
HID類請求描述符 |
註釋 |
|
0x01 |
GET_REPORT |
主機用控制傳輸從設備接收數據，所有HID類設備都要支持這個請求； |
|
0x02 |
GET_IDLE |
主機讀取設備當前的空閒速率，設備可以不支持此請求； |
|
0x03 |
GET_PROTOCOL |
僅僅適應於支持啓動功能的HID設備（Boot Device） |
|
0x09 |
SET_REPORT |
設備用控制傳輸接收主機的數據，設備可以不支持此請求； |
|
0x0A |
SET_IDLE |
設置閒置狀態，設備可不支持此請求； |
|
0x0B |
SET_PROTOCOL |
僅僅適應於支持啓動功能的HID設備（Boot Device） |
GET_REPORT：主機通過控制端點獲取一個Report
|
域 |
值 |
描述 |
|
bmRequestType |
0xA1 |
|
|
bRequest |
0x01 |
|
|
wValue |
高字節表示報告類型 0x01:input 0x02:output 0x03:feature other:reserved 低字節表示ReportID，如不使用設爲0 |
|
|
wIndex |
HID的interface索引值 |
|
|
wLength |
Report長度 |
|
|
Data |
Report內容 |
|
SET_REPORT：主機發送一個Report給設備，用以設置input，output或者feature
|
域 |
值 |
描述 |
|
bmRequestType |
0x21 |
|
|
bRequest |
0x09 |
|
|
wValue |
高字節表示報告類型 0x01:input 0x02:output 0x03:feature other:reserved 低字節表示ReportID，如不使用設爲0 |
|
|
wIndex |
HID的interface索引值 |
|
|
wLength |
Report長度 |
|
|
Data |
Report內容 |
|
GET_IDLE
|
域 |
值 |
描述 |
|
bmRequestType |
0xA1 |
|
|
bRequest |
0x02 |
|
|
wValue |
高字節0 低字節表示ReportID，如不使用設爲0 |
|
|
wIndex |
HID的interface索引值 |
|
|
wLength |
1 |
|
|
Data |
空閒速率 |
|
SET_IDLE
|
域 |
值 |
描述 |
|
bmRequestType |
0x21 |
|
|
bRequest |
0x0A |
|
|
wValue |
新的速率 低字節表示ReportID，如不使用設爲0 |
|
|
wIndex |
HID的interface索引值 |
|
|
wLength |
0 |
|
|
Data |
無 |
|
GET_PROTOCOL
|
域 |
值 |
描述 |
|
bmRequestType |
0xA1 |
|
|
bRequest |
0x03 |
|
|
wValue |
0 |
|
|
wIndex |
HID的interface索引值 |
|
|
wLength |
1 |
|
|
Data |
0 = Boot Protocol 1 = Report Protocol |
|
SET_PROTOCOL
|
域 |
值 |
描述 |
|
bmRequestType |
0x21 |
|
|
bRequest |
0x0B |
|
|
wValue |
0 = Boot Protocol 1 = Report Protocol |
|
|
wIndex |
HID的interface索引值 |
|
|
wLength |
0 |
|
|
Data |
無 |
|