USB HID 技術散記（一）

上回有提到那個關於支援同一系列USB產品卻要支援多組 USB 裝置的作法：

就是利用USB 宣告中的 iSerial 字串方式。

後來我自己又做了許多實驗，發現：原來現在M$ 作業系統真的很喜歡玩我們這些

搞硬體的工程師們。好像存心就是要展現他們搞軟體就是比我們搞硬體的行。

您看以下一個在 WINDOWS XP SP3 下的一個宣告HID 的USB Enumeration 過程：

您看明明我們在宣告中按照USB 規格書 Chapter 9 所描述的字串宣告方式：

iMakefacture = 0x01 , iProduct = 0x02, iSerial = 0x03 ...當然我們也不會去宣告一個

很奇怪的數字。這也是在USB 韌體C 語言的程式寫法方便：

unsigned char* const STRINGDESCTABLE [] =
{
   String0Desc,
   String1Desc,
   String2Desc,
   String3Desc
};

很明顯的：我們不會亂跳這個順序...您以為每一顆USB MCU 的程式容量很大嗎？！

要把陣列搞很大的必要性嗎？！

好了...我們再來看真正USB Enumeration 的真實過程：

您跟我說：我哪裡有宣告過一個編號  0xEE 的字串描述？ 作業系統就是會發這一個

問我編號 0xEE 的字串描述？！....根本擺明就是要玩我的嘛！

我跟您說：圖中那個回Stall 是我改寫原廠韌體程式得到的。原廠的範例程式根本沒有

處理這一個問題，就不知道從哪裡隨隨便便回一個根本不符合UNICODE 的字串。

當然答案是錯的。奇怪的是：作業系統啥事也沒發生。我想這是一般Get String Description

的標準韌體流程...只是走完標準Protocol。所以，一般人也不會留意。

但當然有些USB 單晶片 MCU 並不像這般有C 高階語言的寫法，尤其一些台製 USB MCU

為了省成本，或是有些原廠的系統應用工程師不是很用心的寫標準範例程式，

就有可能會陷入M$ 作業系統的這一種陷阱了。我想這應該就是M$ 想揪出這一種

不用心的系統廠商吧。....唉～原來搞USB 系統韌體程式是這麼累的一件事！

這些是一般市面上USB 書也都不會教您的，才會容易誤導大家以為USB 只要買一本市面上

的USB 參考書，翻一翻...按照書上的標準範例程式跑一遍，好像就很簡單似的。

所以，我要再以下一個範例來說明一般USB 教科書都不會交代的地方。

我們在HID 的描述中，有一個基本的PROTOCOL 要求：就是一定要有支援至少一組

 Interrupt In Token...而在Interrupt In Token 描述中，有一項為：bInterval 。單位為mSec 。

這個東西跟我們搞系統應用有啥關係？！其實這個東西就是宣告後給作業系統用的。

還記得我之前解說有關USB DIY 中那個HID 範例嗎？就是利用SiLabs 的BlinklyExample範例

他的描述是 10 (mSec)...我在軟體的相關解說中有說明：當您USB HID Device 一插入

PC HOST 之後，不管您有沒有叫出相關上層應用程式，基本上，作業系統就會自動來

跟您USB DEVICE 要資料了 ...而要資料的間隔時間就是這一個宣告值。

但很不幸的是：不是很準的 10 mSec...其實我已經算很給面子的計算從第一個SOF 算起

勉強還可以算出 9 mSec...但我們寫C 語言的也知道，在高階語言裡那個所謂以 mSec 為

單位的計算單位，都是參考用的啦！（譬如那個 OnTimer 呼叫副程式）應該沒有人會

相信M$ 會幫我們很精準的把這些 mSec 的值很準確的透過周邊裝置精準的送出吧！

當然啊...USB 的誤差已經算很少或是很『規律的』的精準了...以前用那一種UART 或

並列 port 的程式寫法，應該沒有人會相信吧...這一點還是USB 比這些介面強的地方吧。

但我們也發現：USB 裝置也沒有即時把資料準備好的回給PC HOST...所以就以NAK

完成這一個PROTOCOL...至少這已經不算 M$作業系統的錯，而是您USB DEVICE的問題。

好了，我們再以SiLabs 原廠的那一隻開發工具（Debug 外加燒錄器功能）的 Toolkits 為

範例：他是宣告為 1mSec...而且同時支援Interrupt In Token 與Interrupt Out Token。

這更狠吧...您 M$ 玩我USB Device...我反過來玩您M$ 作業系統，就是操您作業系統。

厲害吧 ...果然就是每隔一個 SOF 作業系統就是來要一次資料，當然我們USB Device

就只是純粹想玩您作業系統，我們資料處理速度也不可能麼快的啦...哈～哈～...所以，

也只好用NAK 讓您空手而回。當然這中間還穿插一個 Interrupt Out Token....

所以，從這一組範例演練中，我們就可以很清楚的瞭解到說：為何HID Class 會硬性規定

一定要有Interrupt In Token 而無法硬性要求要支援 Interrupt Out Token...因為這是由上層

APP 應用程式來發動這一個Interrupt Out Token，不關作業系統的事。所以人家 M$不會

鳥您的。----- 這個就是從實際系統應用演練中所得到的系統規格經驗。這當然一般市面上

不管是寫USB 系統應用或一般MCU 單晶片系統應用的參考書不會教您的地方。

那您怎麼在一般系統應用中去累積您個人的系統應用能力呢？！Follow 規格寫程式，

大家都會，那如果要您真正來規劃一個系統應用規範時？您會嗎？！

這個就是最近很流行的：APPLE 專利戰中的焦點。這個才是真正的系統價值。

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好了...您以為搞USB HID 不用搞USB 驅動程式就可以輕鬆上手嗎？！

當然答案就是錯的，在USB DIY 自學計畫（十一）我不是有舉例一個原廠

的範例程式嗎？那大家一定很好奇的是：那明明原廠已經有附上一支標準的範例程式，

而且我們也透過 M$ 的相關MSDN 說明，那大家應該就可以輕鬆上手了啊，

那為何原廠後來還要再發表另一個新範例？而且還用SLABHID.DLL 方式來處理

USB 上層應用程式呢？！那鐵定原來的範例程式還是有問題的...因為很簡單，

M$ 的作業系統沒有這麼容易被搞定的，如果大家這麼容易相信M$ ，這麼接受

M$...那當然就不會有Apple 的 iOS 或是 Goggle 的 Android 了。...

所以，不懂得要改變或害怕改變...是一個產品、人或企業邁向成功的重要關鍵。

至少在我個人的經驗裡，就是如此。這也是我們台灣電子業裡所面臨挑戰的

重要因素。