PersCom — Компьютерная Энциклопедия Компьютерная Энциклопедия

USB

Устройства USB

Запросы к устройствам USB (управляющие передачи)

Запросы к устройству выполняются с помощью транзакций управления, адресованных к его конечным точкам типа Control. Спецификация определяет формат пакета на стадии установки, позволяющий конструировать разнообразные запросы. Запросы могут адресоваться к устройству в целом, его интерфейсу, конкретной конечной точке и иному фрагменту устройства. Формат пакета позволяет определить наличие, направление и длину посылки на стадии данных; трактовка этих данных зависит от запроса. Набор запросов включает:

  • стандартные запросы для всех устройств. Список запросов и форматы данных определены спецификацией USB;
  • запросы для класса. Список запросов и форматы данных определены стандартом для данного класса устройств;
  • специфичные запросы, определенные разработчиком конкретного устройства.

Все устройства USB имеют основной канал управления через точку EP0, к которой выполняются основные стандартизованные запросы. В устройствах могут быть и другие точки с типом Control, для них будут свои специфические запросы, но формат стадии установки у них должен быть таким же, как и для EP0, чтобы продолжение управляющей транзакции определялось из него тем же стандартным способом. Однако дополнительные точки типа Control в устройствах встречаются не часто, что объясняется сложностью их реализации. В большинстве случаев вполне можно обходиться управлением через EP0, используя «фирменные» запросы (Ven-dor request).

Устройство должно отвергать запрос, если он не поддерживается или имеет неправильные параметры. Время исполнения запроса (от подачи команды до подтверждения или отвержения) спецификацией ограничивается: общее ограничение — до 5 секунд, но запрос установки адреса должен исполняться не дольше 50 мс (иначе процесс нумерации устройств был бы слишком затяжным).

На стадии установки (Setup Stage) в 8-байтном поле данных устройству передается собственно запрос (см. таблицу), в котором указывается и направление, в котором будет передача на стадии передачи данных. Запрос идентифицируется обязательными полями bmRequestType и bRequest; содержимое полей wValue, wIndex и wLength используется не во всех запросах, неиспользуемые поля должны быть нулевыми. Стадия данных (Data Stage) используется не во всех запросах (когда ее нет, wLength = 0). На стадии состояния (Status Stage) устройство подтверждает успешное выполнение запроса (пакетом ACK) или отвергает его (пакетом STALL). До тех пор пока устройство не завершило отработку запроса (или не отвергло его), оно отвечает пакетами NAK. Получение пакета STALL от управляющей конечной точки является нормальным ответом, не требующим разблокирования данной точки.

 

Таблица. Информация, передаваемая на стадии установки

Смещение Поле Длина Содержание
0 bmRequestType 1 Характеристики запроса:
D7: направление передачи данных: 0 = от хоста
к устройству, 1 = от устройства к хосту;
D6...5: Тип 0 = стандартный, 1 = для класса,
2 = специфичный, 3 = зарезервирован
D4...0: Получатель: 0 = Устройство, 1 = Интерфейс,
2 = Точка, 3 = Другой, 4...31 = зарезервировано
1 bRequest 1 Запрос
2 wValue 2 Параметр запроса
4 wIndex 2 Индекс или смещение (использование определяется запросом)
6 wLength 2 Число байт, передаваемых в фазе данных

 



Стандартные запросы к устройствам

Стандартные запросы относятся ко всем устройствам USB, хотя для ряда устройств есть исключения: управление альтернативными установками интерфейсов не требуется, если нет альтернатив; установка меток времени нужна (и возможна) только для устройств с изохронными точками. Стандартные запросы адресуются к EP0, признак стандартного запроса — в поле типа bmRequestType D[6:5] = 0. Типы и коды стандартных запросов приведены в таблице.

 

Таблица Стандартные запросы к устройствам

Запрос bmRequestType bRequest
Clear_Feature 00000000b
00000001b
00000010b
1
Get_Configuration 10000000b 8
Get_Descriptor 10000000b 6
Get_Interface 10000001b 10
Get_Status 10000000b
10000001b
10000010b
0
Set_Address 00000000b 5
Set_Configuration 00000000b 9
Set_Descriptor 00000000b 7
Set_Feature 00000000b
00000001b
00000010b
3
Set_Interface 00000001b 11
Synch_Frame 10000010b 12

 

Запрос установки адреса Set_Address адресуется только ко всему устройству, в поле wValue передается адрес, назначаемый устройству.

Запросы обращения к дескрипторам Get_Descriptor и Set_Descriptor адресуются только ко всему устройству. Здесь поле wValue в старшем байте содержит тип дескриптора (1, 2, 3, 6 или 7 для Get и только 1, 2 или 3 для Set), в младшем — индекс строки (для дескрипторов типа 3) или номер конфигурации (для дескрипторов типа 2 или 7). Поле wIndex используется только для строковых дескрипторов для задания языка (Languge ID). Поле wLength задает длину дескриптора. Если реальная длина считываемого дескриптора больше запрошенной, то считывается только его начало; если меньше, то устройство в транзакции возвращает только реальное количество байтов.

Запросы управления конфигурацией Get_Configuration и Set_Configuration также адресуются только к устройству. В запросе установки (Set) используется только поле wValue — в его младшем байте передается номер устанавливаемой конфигурации. В запросе чтения (Get) используется только поле wLength (= 1) — ожидается один байт ответа, содержащий номер текущей конфигурации.

Запросы управления альтернативными установками Get_Interface и Set_Interface адресуются к интерфейсу, номер которого указывается в поле wIndex. В запросе установки (Set) в младшем байте поля wValue передается номер альтернативной установки. В запросе чтения (Get) поле wLength (= 1) указывает на ожидание одного байта ответа, содержащего номер текущей альтернативной установки для данного интерфейса.

Запрос установки метки времени Synch_Frame, адресуемый к устройству, в поле wIndex содержит номер точки, к которой относится данная метка. Поле wLength (= 2) указывает на 2 байта передаваемых данных — номера кадра для данной метки.

Запрос чтения состояния Get_Status может адресоваться к устройству, интерфейсу или конечной точке. Здесь поле wIndex определяет номер объекта (интерфейса или точки, для устройства — ноль), поле wLength указывает число байтов ожидаемых данных состояния. Трактовка данных состояния зависит от адресата:

  • в стандартном запросе состояния устройства (wLength = 2) определено значение лишь младших бит слова: D0 (Self Powered) — признак автономности питания (0 — питается от шины); D1 (Remote Wakeup) — возможность подачи сигнала удаленного пробуждения (0 — нет); D2 (Port Test): 1 — порт находится в режиме тестирования;
  • чтение состояния интерфейса в стандартном запросе информации не дает (возвращает нули). Однако он может использоваться в запросе для класса; так, например, для принтеров этот запрос (при wLength = 1) возвращает байт состояния, аналогичный состоянию LPT-порта (принтер выбран, ошибка, конец бумаги);
  • в стандартном запросе состояния конечной точки (wLength = 2) определено значение лишь младшего бита слова: D0 (Halt) — признак остановки конечной точки (на транзакции с ней устройство отвечает пакетом STALL).

Запросы управления свойствами Set_Feature (установить свойство) и Clear_Feature (сбросить свойство) также могут адресоваться к устройству, интерфейсу или конечной точке. Здесь поле wIndex определяет номер объекта (интерфейса или точки, для устройства — ноль), поле wValue задает номер свойства. Набор стандартных управляемых свойств невелик:

  • управление возможностью подачи удаленного пробуждения (Device_Remote_Wakeup), адресат — устройство, wValue = 1;
  • управление остановкой (блокировкой) конечной точки (Endpoint_Halt), адресат — конечная точка, wValue = 0. Остановленная (заблокированная) конечная точка будет на все транзакции отвечать пакетом STALL. Сброс признака останова разблокирует и инициализирует точку, включая начальную установку переключателя (Toggle Bit);
  • управление тестовым режимом приемопередатчиков (Test_Mode), адресат — устройство, wValue = 2. Здесь используется и поле wIndex, определяющее выполняемый тест: 01 — Test_ J, 02 — Test_K, 03 — Test_SE0_Nack, 04 — Test_Packet, 05 — Test_Force_Enable. Значения 06–3Fh зарезервированы для стандартных тестов, C0–FFh отданы разработчикам устройств. Данным запросом можно только включить тест; для выключения теста устройство приходится выключать и включать питание устройства, поскольку управляющие запросы оно уже не воспринимает.