[HID]Spec简读

简述

USB协议在计算机中使用非常广泛，在外部有USB设备插入时，就会检测到并进行初始化和启动，而后遵循USB协议传输数据，供应用获取来使用。
USB设备种类过于繁多，因此被划分为了不同的设备类（Device Class），而HID（Human Interface Device Class，人机交互设备类）就是其中尤为重要的一类。当然也还有许多其他的常见的设备类：

什么是HID

人机交互？还是比较笼统，HID具体的定义是“HID设备是指那些可被用来控制和操作计算机系统的设备”。其常见的一些举例如下：

键盘与指针设备—-如标准mouse，trackballs, joystick 面板控制设备—-如knobs, switches, buttons, and sliders 在类似手机，VCR遥控器上的控制设备—-如data gloves, throttles, steering wheels, and rudder pedals 一些可能并不需要人输入但输出数据的控制设备—-如bar-code readers, thermometers, voltmeters

HID设备管理

HID设备的信息被存于其ROM中，被称为descriptor（描述符，还是用英文更贴切）的结构，因此在设计实现自己的HID设备时，弄清楚或者定义好descriptor应该是最为关键的一步。如下所示，descriptors组成了information和data：

而在设备的不同阶段和状态，会涉及到许多不同类别的descriptor：

这其中HID开发时接触最多的还是Report Descriptor了，因为Report Descriptor都被用来传输各类应用数据。
HID之所以要使用Report Descriptor，主要是扩展性考虑，用Report来表示其传输的数据类型，这样对于不同的HID设备，就不需要针对每个定义一个SubClass了。HID设备一被检测到，Report Descriptor就会被加载和解析。

Report Descriptor Format

Report Descriptor的数据组织形式是一个个的信息段，每个信息段称为Item:

Item Format

上面提到的Item的格式表示如下：

Item的第一个byte可表示Item的类型，是long item或short item，如下是一个long item示例：

Item Parser

Item parser会从接收到的Report Descriptor数据中，逐个进行Item的抽取，每抽取一个就放在Item state table的对应位置。这就是Item parser的过程了：

当一个Main item被找到时，就需要分配并初始化一个report结构，并将其中的Local item放到这个report结构下。而Global item是对于所有report结构都适用的，只是Global item会对其后面的所有的report结构都会起作用。
对于Push和Pop item的理解：
item state table相当于一个全局变量，只能暂存一个item state table（表示一个Report Descriptor的整体数据），而另外有一个stack，可以将某一时刻的item state table的快照放到该stack当中，当后面的item state table全局变量改变了，要使用之前的item state table内容时，这时候stack中暂存的item state table就要起作用咯。

Usages

用来表明Report Descriptor中数据的用途的，一个Report Descriptor中是会有多个usage的，因为其中数据本来就是分片的（items）。
Usage划分为Page和ID组合的方式，这样可以表示更多用途，即通过两级来区分用途，首先是用途page，然后对应用途page下的用途ID：

Reports

Report是HID最终实际用来进行有用数据传输的，前面的Usage在HID设备刚接入时，就会被读取，而Report Descriptor被Host读取后，HID Device可以向Host发送Reports，也可以从Host接收Reports。有三种Reports类别：

有些时候一个Report Descriptor只描述了一个Report，这时候就不需要区分是哪一个Report的问题：

而有的时候，一个Report Descriptor中描述了好几个Report，这时候就要引入一个Report ID来标识是哪个Report的数据：

Strings

一般，在用户自定义了某数据段用途，此时Strings的使用就有必要的，因为要进行比较详细的描述。
Strings和Usage一样，对一个item而言并不是必须的。

多字节值格式

有些数值是可变的，即在一定的范围之内，这个数值可能用多个byte区域来表示，这些bit的排列都是按照little endian来排列的，如下是一个实例：

Orientation

一些有方向性的数据表示时，HID设备一般有统一的方向上的规定：

如上面就是坐标的方向正负规定，另外还有on(1)/off(0)表示和true(1)/false(0)的统一规定。

Null Values

HID设备有忽略一个report中某些数据段的能力。这里的意思是，通过声明report中的某bit区域可以放置比实际control产生的数据要大的数值的（一个control就是一个控制，如键按下，用data来描述一个control的内涵的）。
当host或device收到这个超出实际control含义的数据时，也不会去改变这个数据。
如果每次发给device的report的某个数据段，Application都不会去改变它，这个数据段应当提供一个Null Value。
Null Value举例：
比如一个8 bit的数据段，数据可以表示从0到0xFF的，但是该数据段已声明有效范围是0到0x7F，那接收到的在0x80到0xFF之间的数值都会被忽略掉。

HID设备的Descriptor

三种Descriptor，HID Descriptor, Report Descriptor和Physical Descriptor。

HID Descriptor

Report Descriptor

Report Descriptor的意义：
只要通过查看Report Descriptor，App就可以知道详细的HID设备的数据的含义，进而进行对应的处理。
Global和Local item是对Main item内容的附加限定：

Control的再次说明：
一个HID device可能有多个control，一个control就是一个方面的控制功能，如一个按键控制功能，一个LED控制功能等。

Report必须具备的item

关于其中的Input(Output or Feature)类型的说明：
Feature item，是Host可以通过application来设置Device的一些特性，比如复位坐标原点，扫描频率等，这些设置可能Device并不能很明显的看到，是在Device内部的一些属性特征的改变。
而Output，则是对Device执行的某些命令控制操作，例如点灯，播放音频等。

Physical Descriptor

用来描述人在控制某个动作时，有怎样的物理上的要求。比如去按下其中第二个按钮时，需要使用左手等这类描述。