HID协议是什么意思

对于 USB 接口的 HID 设备，有一套协议。

1.1 描述符

HID 设备有如下描述符：

• HID
  设备的"设备描述符"并无实际意义，没有使用"设备描述符"来表示自己是 HID 设备。
• HID
  设备只有一个配置，所以只有一个配置描述符
• 接口描述符
  • bInterfaceClass
    为 3，表示它是 HID 设备
  • bInterfaceSubClass
    是 0 或 1，1 表示它支持"Boot Interface"(表示 PC 的 BIOS 能识别、使用它)，0
    表示必须等操作系统启动后通过驱动程序来使用它。
  • bInterfaceProtocol：0-None,
    1-键盘, 2-鼠标
• 端点描述符：HID
  设备有一个控制端点、一个中断端点

对于鼠标，HOST 可以通过中断端点读到数据。

1.2 数据格式

1.2.1 键盘

通过中断传输可以读到键盘数据，它是 8 字节的数据，格式如下：

偏移	大小	描述
0	1字节	"Modifier
keys status"，就是ctrl、alt、shift等按键的状态
1	1字节	保留
2	1字节	第1个按键的键值
3	1字节	第2个按键的键值
4	1字节	第3个按键的键值
5	1字节	第4个按键的键值
6	1字节	第5个按键的键值
7	1字节	第6个按键的键值

第 0 个字节中每一位都表示一个按键的状态，某位等于 1
时，表示对应的按键被按下，格式如下：

位	长度	描述
0	1	Left
Ctrl
1	1	Left
Shift
2	1	Left
Alt
3	1	Left
GUI(Windows/Super key)
4	1	Right
Ctrl
5	1	Right
Shift
6	1	Right
Alt
7	1	Right
GUI(Windows/Super key)

读到的键盘数据里有 6 个按键值，每个按键值都是 8 位的数据。如果某个按键值不等于
0，就表示某个按键被按下了。按键值跟按键的对应关系，请看后面的《1.2.4 扫描码》。

示例：按键"A"、"B"、"C"、"X"的按键值分别是 4、5、6、0x1B。

按下了"A"，USB 键盘上报的数据为：

00 00 04 00 00 00 00 00

松开"A"，USB 键盘上报的数据为：

00 00 00 00 00 00 00 00

按下"A"、"B"，USB 键盘上报的数据为：

00 00 04 05 00 00 00 00

保持"A"、"B"不松开，继续按下"C"，USB 键盘上报的数据为：

00 00 04 05 06 00 00 00

松开"A"，但是保持"B"、"C"不松开，USB 键盘上报的数据为：

00 00 05 06 00 00 00 00

USB
键盘上报的数据里，哪个按键先被按下，就先记录它的按键值。在上面的例子里，"A"松开后只有"B"、"C"这两个按键，"B"、"C"的按键值挪到了前面。

按下"Left shift"、并且按下"X"，USB 键盘上报的数据为：

02 00 1B 00 00 00 00 00

USB
键盘只能上报 6 个按键值，如果有超过 6 个按键被按下，那么它将上报"phantom condition"(6 个按键值都是
1)，但是"Modifier keys status"还是有效的。比如"Right Shift"被按下，另外超过 6 个的按键也被按下时，USB
键盘上报的数据为：

20 00 01 01 01 01 01 01

1.2.2 LED

我们还可控制键盘的 LED，需要发出一个控制传输请求：SetReport ，使用这个请求发送一个字节的数据。

这个字节的数据格式如下，某位为 1 时，会点亮相应的 LED：

位	长度	描述
0	1	Num
Lock
1	1	Caps
Lock
2	1	Scroll
Lock
3	1	Compose
4	1	Kana
5	1	保留，写为0

发出的 SetReport，是一个控制传输的"setup packet"，格式如下：

以 libusb 的函数描述它的参数，如下：

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);

/* 示例代码 */
unsigned char data = (1< < 1); /* 点亮Caps Lock */
uint16_t wValue = (0x02< < 8)|0; // 0x02: 发给设备, 0: report ID
uint16_t wIndex = 0; // 一般是0, the interface number of the USB keyboard
libusb_control_transfer(dev_handle, 0x21, 0x09, wValue, wIndex, &data, 1, timeout);

1.2.3

鼠标

通过中断传输可以读到鼠标数据，它是
8 字节的数据，格式如下：

偏移	大小	描述
0	1字节
1	1字节	按键状态
2	2字节	X
位移
4	2字节	Y
位移
6	1字节或2字节	滚轮

按键状态里，每一位对应鼠标的一个按键，等
1 时表示对应按键被点击了，格式如下：

位	长度	描述
0	1	鼠标的左键
1	1	鼠标的右键
2	1	鼠标的中间键
3	5	保留，设备自己定义bit3:
鼠标的侧边按键bit4:

X
位移、Y 位移都是 8 位的有符号数。对于 X 位移，负数表示鼠标向左移动，正数表示鼠标向右移动，移动的幅度就使用这个 8 位数据表示。对于 Y
位移，负数表示鼠标向上移动，正数表示鼠标向下移动，移动的幅度就使用这个 8 位数据表示。

1.2.4 扫描码

USB 规范里为每个按键定义了 16 位的按键值，注意：它是 16 位的，但是 USB 键盘只使用 8
位表示按键值。所以有些按键需要通过"Modifier keys status"来确定。比如"Left Ctrl"的按键值是 224，这无法通过 8
位数据来表示，在 USB 键盘上报的数据里，使用第 0 字节的 bit4 来表示。

libusb
有同步接口和异步接口，异步接口可以同时支持多个鼠标使用。