从零开始学USB（二十一、USB接口HID类设备（三）_报表描述符Global类）

朱雀 2023-05-28 15:45 276阅读 0赞

Global Item 用于描述一个操作（ Main Item ）所用到的数据格式，它可以改变一个 state table 的量， 这个 state table 的参数用于修饰 Main Item 。在不被重新赋值的情况下， Global Item 将会保持不变。

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>Global item tag</td> 
   <td>One-Byte Prefix (nn represents<br> size value)</td> 
   <td>Description</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Usage Page</td> 
   <td>0000 01 nn</td> 
   <td>指定设备的功能 （06h,A0h,FFh）。 由于使用率为32位值，因此可以使用Usage Page项目通过设置后续用法的高16位来节省报表描述符中的空间。 定义为16位或更少的任何后续用法将被解释为使用者ID，并与Usage Page连接以形成32位Usage。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Logical Minimum</td> 
   <td>0001 01 nn</td> 
   <td>逻辑单元中的范围值。 这是变量或数组项将报告的最小值。 例如，报告x位置值从0到128的鼠标的逻辑最小值为0，逻辑最大值为128。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Logical Maximum</td> 
   <td>0010 01 nn</td> 
   <td>逻辑单元中的范围值。 这是变量或数组项将报告的最大值。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Physical Minimum</td> 
   <td>0011 01 nn</td> 
   <td>可变项的物理范围的最小值。 这表示应用了单位的逻辑最小值。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Physical Maximum</td> 
   <td>0100 01 nn</td> 
   <td>变量项的物理范围的最大值。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Unit Exponent</td> 
   <td>0101 01 nn</td> 
   <td>基数10中单位指数的值。有关详细信息，请参阅本节后面的表格。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Unit</td> 
   <td>0110 01 nn</td> 
   <td>单位。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Report Size</td> 
   <td>0111 01 nn</td> 
   <td>无符号整数，以位为单位指定报告字段的大小。 这允许解析器为要使用的reportm处理程序构建项目映射。 有关更多信息，请参见第8节：报告协议。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Report ID</td> 
   <td>1000 01 nn</td> 
   <td> <p>无符号值，指定报告ID。 如果在报告描述符中的任何位置使用报告ID标记，则设备的所有数据报告都将以单字节ID字段开头。 在第一个报告ID标记之后但在第二个报告ID标记之前的所有项目都包含在以1字节ID为前缀的报告中。 在第二个报告ID标记之前但在第三个报告ID标记之前的所有项目都包含在以第二个ID为前缀的第二个报告中，依此类推。</p> <pre><code>		&lt;p&gt;此报告ID值指示添加到特定报告的前缀。 例如，报告描述符可以定义报告ID为01的3字节报告。该设备将生成4字节数据报告，其中第一个字节为01.设备还可以生成其他报告，每个报告都具有唯一 ID。 这允许主机区分通过管道中的单个中断到达的不同类型的报告。 并允许设备区分通过单个中断输出管道到达的不同类型的报告。 报告ID为零保留，不应使用。&lt;/p&gt;
		&lt;/td&gt;
	&lt;/tr&gt;&lt;tr&gt;&lt;td style="width:146px;"&gt;Report Count&lt;/td&gt;
		&lt;td style="width:122px;"&gt;1001 01 nn&lt;/td&gt;
		&lt;td style="width:581px;"&gt;无符号整数，指定项目的数据字段数; 确定此特定项目的报告中包含的字段数（以及因此向报告添加了多少位）。&lt;/td&gt;
	&lt;/tr&gt;&lt;tr&gt;&lt;td style="width:146px;"&gt;Push&lt;/td&gt;
		&lt;td style="width:122px;"&gt;1010 01 nn&lt;/td&gt;
		&lt;td style="width:581px;"&gt;将 Global 项目状态表送入堆栈&lt;/td&gt;
	&lt;/tr&gt;&lt;tr&gt;&lt;td style="width:146px;"&gt;Pop&lt;/td&gt;
		&lt;td style="width:122px;"&gt;1011 01 nn&lt;/td&gt;
		&lt;td style="width:581px;"&gt;从堆栈恢复 Global 项目状态表&lt;/td&gt;
	&lt;/tr&gt;&lt;tr&gt;&lt;td style="width:146px;"&gt;&amp;nbsp;&lt;/td&gt;
		&lt;td style="width:122px;"&gt;1100 01 nn –&lt;br&gt;
		1111 01 nn&lt;/td&gt;
		&lt;td style="width:581px;"&gt;保留&lt;/td&gt;
	&lt;/tr&gt;&lt;/tbody&gt;&lt;/table&gt;&lt;/div&gt;&lt;ul&gt;&lt;li&gt;当逻辑最小值和逻辑最大值（范围）绑定设备返回的值时，物理最小值和物理最大值通过允许报告值偏移和缩放来赋予这些边界意义。例如，温度计可能具有0和999的逻辑范围，但物理范围为32和212度。可以使用以下算法确定分辨率：&lt;/li&gt;
</code></pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzE2Nzc3ODUx_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

线性解析报表描述符时，Unit的全局状态值  
指数，物理最小值和物理最大值被认为处于“未完成”状态，直到它们被声明为止。

*  Unit项符合值，如下表所述。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzE2Nzc3ODUx_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

### 一、Usage Page 和 Usage 项目     ###

Usage page 项目的数据部分为 1~2 个字节，目前的定义全部都是一个字节。 Usage Page 定义了常用的设备功能，关于 Usage Page （以及其他项目）的具体定义内容，可以查阅 HID Usage tables ，下表是来自 HID Usage tables 的 Usage Page 定义。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzE2Nzc3ODUx_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

![20190113201628117.png][]

关于 Usage Page 的每一个有效定义项，都有一个相应的下一级定义，如 Usage Page的数据项数值为 1，则设备定义为 Generic Desktop Controls ，关于该类设备的具体功能可以在 HID Usage Tables 中查到具体的定义。下表是 HID Usage Tables 中对 Generic Desktop Controls 设备的功能定义  
![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzE2Nzc3ODUx_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzE2Nzc3ODUx_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]

![2019011320264333.png][]

用法（Usage ）定义了各种各样设备特性，对于Usage Page的每一项都定义了常用的各种用法。用法说明了3 种信息，即控制、集合和数据。控制说明设备的状态，如on/off 、Enable/Disable等。集合说明控制和数据的组合关系。上表中的用法类型（Usage Type ）描述了应用程序如何处理由Main 类型项目生成的数据，具体的定义和详细说明请参阅HID Usage Tables。

大概如下所示，用到那个就查那个就行，太多了，就不贴出来了。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzE2Nzc3ODUx_size_16_color_FFFFFF_t_70 5][]

### 二、Report ID 项目     ###

Report ID 放在信息包中报表数据之前，设备可以支持多个相同类型的报表，每一个报表包含不同的数据与其特有的 ID。  
在报表描述符中， Report ID 项目作用于其后续所有的项目， 直到遇到下一个 Report ID为止。如果报表描述符中没有 Report ID 项目，默认的 ID 值是 0，描述符不能定义一个为0 的 Report ID ，输入报表、输出报表与特征报表可以分享同一个 Report ID 。  
在 Set\_Report 和 Get\_Report 请求传输中， 主机在设置事务的 wValue 字段的低字节中指定一个 Report ID 。在中断传输中如果接口支持一个以上的 Report ID ， Report ID 必须是传送报表中的第一个字节。如果接口只支持数值为 0 的默认 Report ID ，此 Report ID不应该在中断传输中随着报表一起传送。

### 三、 Logical Minimum 和 Logical Maximum 项目 ###

Logical Minimum 与 Logical Maximum 项目定义报表的变量 （Variable ）或阵列（Array ）数据的限制范围，此限制范围以逻辑单位来表示。例如设备报表的一个电流值读数是500mA ，而一个单位是 2mA ，则 Logical Maximum 值等于 250 。负数值以 2 的补码来表示。 如果 Logical Minimum 与 Logical Maximum 都是正数， 就不需要有正负号位。不管 Logical Minimum 与 Logical Maximum 是以有正负号或是无正负号的数值来表示，设备都可以正确地传输数据。数据的接收者必须知道数据是否可以是负值。

### 四、 Physical Minimum 和 Physical Maximum 项目 ###

Physical Minimum 和 Physical Maximum 项目定义数值的限制范围，该限制范围使用Unit 项目定义的单位来表示。 上例中设备报表的一个电流值读数是 500mA ， 单位是 2mA ，Logical Maximum 值等于 250 ，而 Physical Maximum 值是 500 。Logical Minimum 与 Logical Maximum 值说明了设备返回数值的边界，可以根据Physical Minimum 和 Physical Maximum 值对数据进行偏移和比例变换。

### 五、Unit Exponent 项目 ###

Unit Exponent 项目定义了在使用逻辑范围和实际范围将设备的返回数值转换成实际数值时，使用 10 的多少次方对数值进行定标。 Unit Exponent 的值的编码为 4 位补码，代表 10 的指数范围是 -8~+7 。  
![20190113211336571.png][]

根据以上 5 个项目的值可以换算出报表传送数据 （逻辑数据） 与物理数据的转换关系。  
物理数据值 = 逻辑数据值÷分辨率  
分辨率 = （LogicalMaximum - LogicalMinimum ）÷（（PhysicalMaximum - PhysicalMinimum ）× 10^ UnitExponent ）

例如，400 dpi的鼠标可能具有下表中显示的项目。

Logical Minimum - 127 
       Logical Maximum 127 
       Physical Minimum - 3175 
       Physical Maximum 3175 
       Unit Exponent - 4 
       Unit Inches 
       
       Resolution = ( 127-(- 127)) / (( 3175-(- 3175)) * 10^- 4) = 400 counts per inch

### 六、Unit 项目 ###

Unit 项目指定报表数据在使用 Physical 与 Unit Exponent 项目转换后使用什么度量单位，以及单位的幂指数值。 Unit 的数值部分可以长达 4 字节，按照 4 位为一段分段，可以分为 8 个半字节段，由高到低分别为半字节 7、半字节 6、 …、半字节 0。每一个半字节对应不同的基本单位， 其数值表示单位的指数值， 采用 4 位 2 的补码表示， 取值范围是 -8~+7之间。  
从半字节 0~6 由下表给出了具体的定义， 其中半字节 0 表示测量系统， 半字节 7 保留。例如在半字节 0 数值为 1（表示采用线性公制测量系统） 的条件下， 半字节 1 表示长度 （单位为厘米） ，如果其数值为 1 表示厘米，数值为 2 表示（厘米）^ 2，成为面积单位。半字节3 表示时间（单位为秒） ，如果其数值为 -2，表示（秒）^ -2。  
![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzE2Nzc3ODUx_size_16_color_FFFFFF_t_70 6][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzE2Nzc3ODUx_size_16_color_FFFFFF_t_70 7][]

虽然表中只是定义了有限的基本单位，但可以通过这些基本单位的组合派生出大多数其它的常用单。  
例如报表使用一个字节传送一个从 -20 到 110 华氏度温度值，可以定义以下报表描述项目：

Logical Minimum = - 128 
       Logical Maximum = 127 
       Physical Minimum = - 20 
       Physical Maximum = 110 
       Unit Exponent = 0 
       Unit = 30003h

Unit 的半字节 0=3 选择英制线性测量系统，半字节 4=3 选择华氏温度单位。  
130 （110+20 ）华氏度的数值范围线性分布到了 256 和有效数值区域，每一位相当于0.51 华氏度，这样就提高了分辨率。

### 七、Report Size 和 Report Count 项目 ###

Report Size 项目指定 Input 、 Output 与 Feature 项目字段的大小，以位为单位。

Report Count 项目指定 Input 、 Output 与 Feature 项目包含的字段数目。  
例如：

两个 8 位的字段， Report Size 等于 8， 而 Report Count 等于 2。

8 个 1 位的字段，Report Size 等于 1，而 Report Count 等于 8。  
Input 、 Output 与 Feature 项目报表可以有多个项目， 每一个项目可以有自己的 ReportSize 和 Report Count 项目。

### 八、 Push 和 Pop 项目 ###

Push 项目将一个 Global 项目状态表格的副本压入 CPU 的堆栈内。 GIobal 项目状态表格包含所有之前定义的 Gobal 项目的目前设置。  
Pop 项目恢复之前压入堆栈的 Global 项目状态的储存状态。

HID_Report_desc_table: 
       db 06h, A0h, FFh ; Usage Page(Vendor defined) 定义设备功能 
       db 09h, A5h ; Usage(Vendor Defined) 定义用法 
       db A1h, 01h ; Collection(Application) 开一个集合 
       db 09H, A6h ; Usage(Vendor defined) 定义用法 
       ; 输入报表 
       db 09h, A7h ; Usgae(Vendor defined) 定义用法 
       db 15h, 80h ; Logical Minimum 定义输入最小值 =- 128 
       db 25h, 7Fh ; Logical Maximum 定义输入最大值 =+ 127 
       db 75h, 08h ; Report Size 定义报表数据项大小 = 8 
       db 95h, 02h ; Report Count 定义报表数据项个数 = 2 
       db 81h, 02h ; Input(Data,Variable,Absolute) 输入项目 
       ; 输出报表 
       db 09h, A9h ; Usgae(Vendor defined) 定义用法 
       db 15h, 80h ; Logical Minimum 定义输入最小值 =- 128 
       db 25h, 7Fh ; Logical Maximum 定义输入最大值 =+ 27 
       db 75h, 08h ; Report Size 定义报表数据项大小 = 8 
       db 95h, 02h ; Report Count 定义报表数据向个数 = 2 
       db 91h, 02h ; Output(Data,Variable,Absolute) 输出项目 
       db C0h ; End Collection 关闭集合

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzE2Nzc3ODUx_size_16_color_FFFFFF_t_70 8][]

Local类项相关的细节还没学习，下一节描述。

第二行，06 A0 FF 其中0x06对应着Global类项目中的Usage Page项，数据共2字节。数据0xFFA0表明由厂商定义。

第三行，09 A5  其中0x09对应着Local类项的Usage项，数据共一个字节。数据0xA5看后面的Local项章节。

第四行，A1 01 其中0xA1对应着Main类项的Collection项，数据共一个字节。数据0x01表示（Application）。

第五行，09 A6 其中0x09对应着Local类项的Usage项，数据共一个字节。数据0xA6看后面的Local项章节。

第七行，09 A7 其中0x09对应着Local类项的Usage项，数据共一个字节。数据A7看后面的Local项章节。

第八行，15 80 其中0x15对应着Global类项的Logical Minimum项，数据共一个字节。数据80表示逻辑上最小为-128。

第九行，25 7F 其中0x15对应着Global类项的Logical  Maximum项，数据共一个字节。数据7F表示逻辑上最大为+127。

第十行，75 08 其中0x75对应着Global类项的Report Size项，数据共一个字节。指的是报表数据大小5个字节。

第十一行，95 02 其中0x95对应着Global类项的Report Count项，数据共一个字节。指的是是报表个数为2。

第十二行，81 02其中81对对应着Main类项的Input项，数据共一个字节。指的输入数据是变量。

第十四行，09 A9 其中0x09对应着Local类项的Usage项，数据共一个字节。数据A9看后面的Local项章节。

第十五行，15 80 其中0x15对应着Global类项的Logical Minimum项，数据共一个字节。数据80表示逻辑上最小为-128。

第十六行，25 7F 其中0x15对应着Global类项的Logical  Maximum项，数据共一个字节。数据7F表示逻辑上最大为+127。

第十七行，75 08 其中0x75对应着Global类项的Report Size项，数据共一个字节。指的是报表数据大小5个字节。

第十八行，95 02 其中0x95对应着Global类项的Report Count项，数据共一个字节。指的是是报表个数为2。

第十九行，91 02其中81对对应着Main类项的Output项，数据共一个字节。指的输出数据是变量。

第二十行，C0 表示结束集合。

\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*色代表本节学习的内容

\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*色代表上节学习的内容

\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*色代表下节学习的内容

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