USB的HID(Human Interface Device)通信协议是用于设备与主机间交互的一种标准,常见于键盘、鼠标等输入设备。理解HID通信协议的关键在于掌握USB的基础传输机制,包括事务处理、信息包结构以及包类型。 USB事务处理是主机与设备间数据交换的基本单元,由一系列格式固定的包构成。USB包由五个部分组成:同步字段(SYNC)、包标识符(PID)、数据字段、循环冗余校验(CRC)和包结尾(EOP)。SYNC字段由8位组成,固定为00000001,用于同步设备和总线的传输速率。PID字段紧随其后,它的一字节信息包含4位的包类型和4位的校验位,用于识别数据包的类型,如令牌包、数据包和握手包。包的类型包括但不限于令牌包(用于定义传输类型)、数据包(携带实际信息)和握手包(确认接收状态)。 数据字段的内容和长度取决于PID和传输类型,可能包含设备地址、端点号、帧序列号以及数据等信息。设备地址由7位决定,最多可寻址127个设备;端点号由4位决定,最多可寻址32个端点,区分输入和输出。帧序列号在SOF令牌包中出现,由主机生成并自动递增,最大值为0x7FF,达到最大后从0开始循环。 CRC字段用于错误检测,重要数据包使用CRC16,其他类型使用CRC5。EOP字段标志着包的结束,由发送方在包尾发出,主机通过EOP判断数据包的结束。 USB通信中的三种主要包类型是: 1. 令牌包:仅由主机发出,定义数据传输类型,如SETUP、IN和OUT。SETUP用于开始控制传输,IN用于设备向主机发送数据,OUT用于主机向设备发送数据。 2. 数据包:根据令牌包定义的传输类型,携带实际传输的数据,大小根据传输类型和协议规定。 3. 握手包:用于确认数据接收是否成功,包括ACK(接收成功)、NAK(请求重传)、STALL(拒绝传输)等。 HID通信协议基于这些基本的USB传输机制,定义了特定的报告结构和交互方式,使得设备能够向主机提供用户输入数据或其他设备状态信息,同时接收主机的命令和配置信息。HID设备通常使用HID类驱动程序,无需为每种设备编写单独的驱动,简化了设备的开发和兼容性问题。
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