USB开源项目：Easy USB 51 Programer Plus-自定义USB HID设备—固件程序开发_USB开发网

　　经常看到一些USB设备采用HID设备类，这种设备使用时不需要另外安装驱动程序，使用起来非常方便，如我自己用的PIC单片机在线调试工具PIC KIT3和C8051F系列单片机在线调试工具U-EC5都是HID设备，还有日常生活中常用的读卡机、指纹考勤机等都经常设计成USB HID接口，HID设备直接插上电脑就可以使用，在后面章节中介绍的超酷实例—51系列单片机编程器也是基于HID设备类的。

　　由于HID的数据包可以由报告描述符来定义，所以可以方便地由设计人员自己定义适合项目所要的数据包格式，这样就可以利用HID设备类实现大多数数据通讯的应用需求，更重要的一点是操作系统通常都自带了HID设备驱动程序，用户使用时不需要插入驱动光盘来安装驱动程序，使用起来非常方便。从这一节开始我们来介绍如何实现自定义USB HID设备类，一般自定义USB HID设备类一般都有PC端用户应用程序，所以我们还会讲到如果编写PC端应用程序来与自定义HID设备通讯，这一节先介绍如何编写自定义USB HID设备固件。

　　《USB鼠标实例》一节已经通过实验证明HID接口描述符中bInterfaceProtocol字段的值并不影响设备类型，而且查看协议得知只有1和2两种取值有具体含义，影响设备类型的是报告描述符，报告描述符的用途页（USAGE_PAGE）有厂商自定义（Vendor Defined Page）的选项，所以要实现自定义USB HID设备类，只需要在报告描述符里定义厂商自定义的描述符就可以了，我们在上一节实例的基础上修改报告描述符，修改内容如下：

code char MouseReportDescriptor[29] = {
0x06,0x00,0xFF, //USAGE_PAGE (Vendor Defined Page 1)
0x09,0x01, //USAGE (Vendor Usage 1)
0xA1,0x01, //COLLECTION (Application)
0x19,0x01, //(Vendor Usage 1)
0x29,0x08, //(Vendor Usage 1)
0x15,0x00, //LOGICAL_MINIMUM (0)
0x26,0xFF,0x00, //LOGICAL_MAXIMUM (255)
0x75,0x08, //REPORT_SIZE (8)
0x95,0x40, //REPORT_COUNT (64)
0x81,0x02, //INPUT (Data,Var,Abs)
0x19,0x01, //(Vendor Usage 1)
0x29,0x08, //(Vendor Usage 1)
0x91,0x02, //OUTPUT (Data,Var,Abs)
0xC0 // END_COLLECTION
};

　　以上报告描述符只定义了一个报告（数据包，包括输入和输出），所以没有报告ID，这个报告由64个字节组成。

　　但是这个自定义USB HID设备什么功能也没有，下面我们简单地实现一个功能：数据包前8个字节为命令（主机到设备）或状态（设备到主机），如果收到前八个字节是字符串“_SET_LED”，那后面紧跟的一个字节代表8个LED状态（每位代表一个LED的状态），如果收到的前八个字节是字符串“GET_TEXT”则代表要求设备返回一个字符串，此时设备应返回64个字节，前面八个字节仍为“GET_TEXT”代表返回LED状态，后面是返回的字符，以NULL结尾；如果设备返回数据包前八个字节为“KEY_STAT”，则代表设备返回按键状态，紧跟后面的一个字节低两位分别代表K1和K2的状态。继续修改main函数，内容如下：

main()
{
unsigned char xdata ucTxBuffer[64]; //发送缓冲区
if (Init_D12()!=0) //初始化D12
return; //如果初始化不成功,返回
IT0 = 0; //外部中断0为电平触发方式
EX0 = 1; //开外部中断0
PX0 = 0; //设置外部中断0中断优先级
EA = 1; //开80C51总中断
bKey1Down = 0;
bKey2Down = 0;
while(1)
{
usbserve(); //处理USB事件
if(bEPPflags.bits.configuration)
{
//在这里添加端点操作代码
//请参考光盘提供的示例
if(bEPPflags.bits.ep2_rxdone ) //主端点接收到数据(从主机发往设备的数据)
{
bEPPflags.bits.ep2_rxdone = 0;
//判断是否是 _SET_LED 命令（EpBuf的前8个字节为”_SET_LED“）
if(strncmp("_SET_LED",EpBuf,8)==0)
{
//设定LED状态
P0 = EpBuf[8];
}
//判断是否是 GET_TEXT 命令（EpBuf的前8个字节为”GET_TEXT“）
if(strncmp("GET_TEXT",EpBuf,8)==0)
{
//返回一些字符串，前八个字节为“GET_TEXT”，后面是返回的字符串
strcpy(ucTxBuffer,"GET_TEXT:Easy usb 51 programer plus - usb.baiheee.com");
D12_WriteEndpoint(5,EP2_PACKET_SIZE,EpBuf); //立即将收到的64个字节发送到PC机
}
}
//按键服务（为了演示方便，未使用按键消抖）
if(~K1 & K2 & ~bKey1Down) //K1按下
{
bKey1Down = 1;
strcpy(ucTxBuffer,"KEY_STAT");
ucTxBuffer[8] = 0x01;
D12_WriteEndpoint(5,EP2_PACKET_SIZE,EpBuf); //立即将收到的64个字节发送到PC机
}
else if(K1 & ~K2 & ~bKey2Down) //K2按下
{
bKey2Down = 1;
strcpy(ucTxBuffer,"KEY_STAT");
ucTxBuffer[8] = 0x02;
D12_WriteEndpoint(5,EP2_PACKET_SIZE,EpBuf); //立即将收到的64个字节发送到PC机
}
if(K1) //K1未按下
{
bKey1Down = 0;
}
if(K2) //K2未按下
{
bKey2Down = 0;
}
}
}
}

自定义USB HID设备类(Firmware code)

测试：

　　由于目前还没有编写上位机应用程序，所以只能用常用的bus hound工具来测试，bus hound可以抓取USB设备枚举及数据交换过程中的数据包，并可向指定端点发送数据包。首先下载bus hound，我这里使用的是5.0版本。

A、编译并烧录上面的程序，然后打开BUS HOUND，点“Settings”按钮切换到设置页，将“Max Phase”的值设为64并点“Apply”按钮，这样BUS HOUND才能监控最多64个字节的数据流。

图1

B、插上烧好程序后的设备，点“Devices”按钮切换到Devices页，选中我们刚插入的硬件（要选“USB Root Hub”分支下的那个设备）

图2

C、点“Capture”按钮，切换到Capture页，确保右下角“Run”按钮被选中，这时分别按扩展板上的K1键和K2键，结果BUS HOUND捕捉到了一些数据，如下所示，前八个字符应该是“KEY_STAT”，第9个字符的低两位代表K1和K2状态，下图所示为K1按下时捕捉到的数据，其中Phase列的“DI”代表输入数据（设备到主机）

图3

D、点“Devices”按钮，切换到“Devices”页，再次选中我们的“USB人体学输入设备”，如图2所示，再点右下角的“Send Commands”按钮。然后出现下面所示画面，选中“Endpoint”为2，“Direction”为Out的那项，“Data Length”的值填64，代表发送64个字节的数据，发送的数据前八个字节填“_SET_LED”，第九个字节填：AA，即二进制的10101010，意思是点这D1，D3，D5，D7，然后点左上角的“Run”按钮，这只看到扩展板上的LED相就的灯被点这了（图5）。

图4

图5

E、重新设备前八字节为字符串“GET_TEXT”，然后点“Run”按钮，再切换到“Capture”页，可以看到返回了一些数据，前八字节仍为“GET_TEXT”，后面是：Easy usb 51 programer plus - usb.baiheee.com 。

图6