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USB/HID

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メモ

• コントロール転送とインタラプト転送をサポート
• ロースピードとハイスピードをサポート。(たぶんフルスピードもOK)
  • This specification applies to both high-speed and low-speed HID class devices.

速度

• ロースピード - USB 1.1 : 1.5Mbps
• ハイスピード - USB 2.0 : 480Mbps

USB.orgのドキュメント

• http://www.usb.org/developers/hidpage/
• Device Class Definition for Human Interface Devices
• HID Usage Tables

転送モード

• コントロール転送とインタラプト転送をサポート
  • A HID class device communicates with the HID class driver using either the Control (default) pipe or an Interrupt pipe.

コントロール転送(エンドポイント0、双方向)

• Receiving and responding to requests for USB control and class data.
• Transmitting data when polled by the HID class driver (using the Get_Report request).
• Receiving data from the host.

インタラプト転送

• Receiving asynchronous (unrequested) data from the device.
• Transmitting low latency data to the device.

• インタラプトIN（デバイス→ホスト）：必須
• インタラプトOUT（ホスト→デバイス）：オプション
  • インタラプトOUTが宣言されてない場合、OutputレポートはSet_Report(Output)を使ってエンドポイント0にコントロール転送で送られる。
  • If no Interrupt Out endpoint is declared then Output reports are transmitted to a device through the Control endpoint, using Set_Report(Output) requests.

パケットサイズ

• 転送の種類	USB 1.1 LS	USB 1.1 FS	USB 2.0	USB 3.0	定義場所
  コントロール転送	8	8/16/32/64	64	512	デバイスディスクリプタのbMaxPacketSize0
  インタラプト転送	8	0〜64	0〜1024(HIDは最大64)	0〜1024	エンドポイントディスクリプタのwMaxPacketSize

転送間隔

• エンドポイントディスクリプタのbInterval

  転送	ロースピード	フルスピード	ハイスピード	スーパースピード
  インタラプト転送	10～255 [ms]	1～255 [ms]	1～16。2のn-1乗 x125 [μs] (125μs〜4.096s)

インタラプト転送で最低限保証されるパケット数とその間隔

• ロースピード	フルスピード	ハイスピード	スーパースピード
  1/10ms	1/1ms	3/125us	3/125us

最大転送速度

• USB 2.0およびUSB 3.0仕様に準拠するために、デフォルトインターフェイスでのインタラプトエンドポイントは64KB/sを超えて要求してはいけない。(USB 2.0仕様P49)
• 超えるためには代替インターフェイス(USB/代替設定)が必要になるが、そうなると独自ドライバが必要になる。
• 1フレームで1024バイト以上送るには広帯域エンドポイントのサポートが必要だがWindowsでは未サポート(Windows 7でも)

  転送	ロースピード	フルスピード	ハイスピード	スーパースピード
  インタラプト転送	8 * 100B/s	64 * 1000B/s	1024 * 3 * 8 * 1000B/s(24.576MB/s) （広帯域エンドポイント非サポートの場合、1024 * 1 * 8 * 1000B/s (8.192MB/s)）	1024 * 3 * 8 * 1000B/s(24.576MB/s)
  Windowsでの実質	8 * 100B/s	64 * 1000B/s	64(デフォルトインターフェイスの制限) * 1(広帯域エンドポイント非サポート) * 8 * 1000B/s(512KB/s)	?

• Universal Serial Bus Specification Revision 2.0 (P49)
  • USB 2.0およびUSB 3.0仕様に準拠するために、デフォルトインターフェイスでのインタラプトエンドポイントは64KB/sを超えて要求してはいけない。
  • All high-speed device default interface settings must not include any interrupt endpoints with a data payload size (specified via wMaxPacketSize in the endpoint descriptor) greater than 64 bytes.
  • Alternate interface settings may specify larger data payload sizes for interrupt endpoints.
  • If the interrupt endpoints have a large data payload size, it is recommended that additional configurations or alternate interface settings be used to specify a range of data payload sizes.
  • This increases the chances that the device can be used successfully in combination with other USB devices.

• Device Class Definition for Human Interface Devices 5.6

• HIDは1トランザクションあたりハイスピードで最大64バイトまで。
• A device may send or receive a transaction every USB frame (1 millisecond).
• A transaction may be made up of multiple packets (token, data, handshake) but is limited in size to 8 bytes for low-speed devices and 64 bytes for high-speed devices.

• 参考図書/USBコンプリート
  • USB 2.0 and USB 3.0 require interrupt endpoints in a default interface to have a maximum packet size of 64 bytes or less.
  • If the data doesn’t fit in a single transaction, the host uses multiple transactions to complete the transfer.

ディスクリプタ

• HIDディスクリプタ - レポートディスクリプタとフィジカルディスクリプタ(オプション)をまとめる働き
• レポートディスクリプタ

HIDのクラスリクエスト

• コントロール転送でエンドポイント0にリスエスト送信。

  bRequestの値	bRequest
  0x01	GET_REPORT	コントロール転送を使い、デバイスから USB ホストに HID データを転送要求
  0x02	SET_IDLE	インタラプト転送の間隔(アイドルレート)の現在値を報告要求
  0x03	GET_PROTOCOL?	現在選択されているプロトコル（ブートプロトコルまたはレポートプロトコル）を報告要求
  0x09	SET_REPORT	コントロール転送を使い、USB ホストからデバイスに HID データを転送
  0x0A	SET_IDLE	インタラプト転送の間隔(アイドルレート)を設定
  0x0B	SET_PROTOCOL?	使用するプロトコル（ブートプロトコルまたはレポートプロトコル）を設定