陳鍇

摘要： 該文主要討論了一種新方法，實(shí)現(xiàn)了主機(jī)通過一種新的自定義設(shè)備請求，獲取存儲于USB3.0設(shè)備固件中詳細(xì)的UI信息。從而可使OEM/IHV廠商不必再隨其生產(chǎn)的USB3.0設(shè)備分發(fā)任何特定的安裝媒體。

關(guān)鍵詞： USB3.0；設(shè)備自定義；固件；UI；設(shè)備請求

中圖分類號：TP31 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）07-1648-03

1 背景

USB（Universal Serial Bus）即通用串行總線，是一種靈活，快速的總線接口。USB技術(shù)的出現(xiàn)讓IT產(chǎn)業(yè)的接口產(chǎn)生了巨大的革命。其主要特征是低成本，同步，高速，雙向，高速，可即時(shí)連接，是對當(dāng)今計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展，因此支持USB的設(shè)備現(xiàn)在已經(jīng)十分廣泛。主機(jī)通過USB總線對設(shè)備的操作，完成對其連接，配置，使用和斷開等功能。隨著硬件設(shè)備的不斷發(fā)展進(jìn)步，更高的傳輸速度和更大的帶寬越來越被人們所重視，由此各界對USB 3.0的需求也愈來愈高。2008年11月發(fā)行的USB 3.0通用串行總線（ Universal Serial Bus）是最新規(guī)范，該規(guī)范由英特爾等大公司發(fā)起，其最高傳輸速度可達(dá)5 Gb/ s，并且兼容USB 2. 0 及以下接口標(biāo)準(zhǔn)。

2 設(shè)備請求介紹

設(shè)備請求是USB3.0的重要組成部分。設(shè)備的信息和功能都存在它的設(shè)備描述符（descriptor）中，要想得到這些信息，或是修改這些信息，就要對描述符進(jìn)行讀寫操作，完成這些讀寫的行為稱為設(shè)備請求。

設(shè)備請求包括標(biāo)準(zhǔn)請求、設(shè)備類請求和廠商自定義請求。

1） 標(biāo)準(zhǔn)請求：USB3.0協(xié)議定義了一系列所有USB3.0設(shè)備都必須支持的請求。它們用于配置一個(gè)設(shè)備、控制USB接口的狀態(tài)，還有其他特征。

2） 設(shè)備類請求：每個(gè)USB3.0設(shè)備類都可以定義類的特定請求，除了集線器設(shè)備之外，這些請求由設(shè)備類的協(xié)議說明文檔定義，它們并不包含在USB3.0協(xié)議的主體部分。

3） 廠商自定義請求：一個(gè)USB3.0設(shè)備可以支持設(shè)備廠商自定義的請求，這些請求和設(shè)備廠商對設(shè)備的具體實(shí)現(xiàn)相關(guān)。廠商自定義的請求只有設(shè)備和主機(jī)端對應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序知道。

所有的設(shè)備在設(shè)備的缺省控制通道處對主機(jī)的請求發(fā)出響應(yīng)。這些請求是通過使用控制傳輸來發(fā)送的，請求及請求的參數(shù)通過Setup階段的數(shù)據(jù)包發(fā)向設(shè)備，主機(jī)負(fù)責(zé)設(shè)置Setup數(shù)據(jù)包內(nèi)的每個(gè)域的值，每個(gè)Setup包有8個(gè)字節(jié)，見表1。

3 設(shè)備自定義請求的實(shí)現(xiàn)

高層主機(jī)的應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)廠商，會(huì)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要對設(shè)備定義一些特定的設(shè)備請求與響應(yīng)。而底層的硬件制造商（OEMs）和獨(dú)立硬件商（IHVs），即設(shè)備生產(chǎn)和發(fā)行方，會(huì)對主機(jī)軟件和操作系統(tǒng)的這些額外的自定義設(shè)備請求提供支持。雖然USB3.0協(xié)議主體中規(guī)范了多種類型的設(shè)備請求，但并沒有對上述的主機(jī)自定義請求進(jìn)行詳細(xì)說明。

一般情況下設(shè)備安裝過程為： USB3.0設(shè)備與主機(jī)連接后，用戶需要安裝OEM/IHV提供的光盤或應(yīng)用程序。安裝程序通常包括設(shè)備特定的設(shè)置和資源，如下所示：

A.設(shè)備驅(qū)動(dòng)

B.用戶界面（UI），包含圖標(biāo)，字體，圖片，標(biāo)志，幫助頁面，通用資源定位符（URL）。

C.詳細(xì)的說明，設(shè)置和資源定位信息文件。

在安裝過程中，操作系統(tǒng)通過設(shè)備提供的USB標(biāo)準(zhǔn)類和子類信息碼，來判斷此設(shè)備是否為通用設(shè)備，或可用默認(rèn)驅(qū)動(dòng)來控制此設(shè)備。通常情況下大部分USB3.0設(shè)備都可使用系統(tǒng)默認(rèn)驅(qū)動(dòng)控制，所以用戶就可不必再安裝OEM/IHV提供驅(qū)動(dòng)。

隨著USB3.0設(shè)備大范圍的普及，OEM/IHV廠商們更希望操作系統(tǒng)能夠自行加載設(shè)備某些自定義信息（如，圖標(biāo)，字體，圖片，標(biāo)志，幫助頁面，通用資源定位符（URL）），這樣即使用戶不用安裝任何額外的程序或驅(qū)動(dòng)，操作系統(tǒng)也能為設(shè)備提供恰當(dāng)?shù)腢I和信息。如果解決了這個(gè)問題，將大大簡化了設(shè)備安裝過程，提高了設(shè)備的易用性。同樣，也降低了OEM/IHV廠商的成本。

本文根據(jù)這個(gè)問題，提出一種解決方案。即把設(shè)備自定義的UI信息存儲于USB3.0設(shè)備固件中。當(dāng)主機(jī)與設(shè)備通信時(shí)，設(shè)備響應(yīng)主機(jī)的請求，把設(shè)備的UI，配置信息傳輸給主機(jī)。設(shè)備使用系統(tǒng)默認(rèn)驅(qū)動(dòng)時(shí)，不用安裝廠商提供的任何文件，也能完成對設(shè)備的正確配置。

如圖1示例系統(tǒng)，設(shè)備自定義的設(shè)置和資源信息都存儲于固件中。操作系統(tǒng)或應(yīng)用程序可以通過主機(jī)自定義請求讀取這些信息，從而為用戶提供恰當(dāng)?shù)腢I和設(shè)備信息。

系統(tǒng)由主機(jī)與設(shè)備組成，兩部分通過USB總線相連。主機(jī)一般為PC或其他類型計(jì)算機(jī)。主機(jī)中具有一個(gè)或多個(gè)處理器，存儲設(shè)備（如內(nèi)存，硬盤等）。操作系統(tǒng)如（Windows）和各種應(yīng)用程序會(huì)存儲于硬盤和內(nèi)存中，通過處理器運(yùn)行。主機(jī)中還包含操作系統(tǒng)所支持的USB驅(qū)動(dòng)和端口。主機(jī)與設(shè)備的通信過程為：高層的應(yīng)用程序?qū)Σ僮飨到y(tǒng)的系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行操作， 然后由系統(tǒng)服務(wù)配置低層的通信細(xì)節(jié)后完成通信，最后把設(shè)備返回的信息反饋給應(yīng)用程序。

圖1中的設(shè)備可以是硬盤，閃存，數(shù)碼相機(jī)，鼠標(biāo)等等。設(shè)備中也包含了一個(gè)或多個(gè)處理器，各種類型的存儲器和USB總線端口。其中存儲器存儲了控制設(shè)備與主機(jī)通信的控制邏輯，并可由處理器運(yùn)算后執(zhí)行。

設(shè)備通過USB總線，對主機(jī)的請求發(fā)出響應(yīng)。這些請求是通過使用控制傳輸來發(fā)送的，請求及請求的參數(shù)通過Setup包發(fā)向設(shè)備。設(shè)備接收到Setup數(shù)據(jù)包后，響應(yīng)主機(jī)返回?cái)?shù)據(jù)。

圖1設(shè)備中定義了一種新的設(shè)備自定義描述符-擴(kuò)展屬性描述符。描述符中存儲著設(shè)備自定義的UI信息。這些UI信息的格式是由操作系統(tǒng)廠商所定義的。OEM/IHV廠商依據(jù)規(guī)范格式可把UI信息（如：圖標(biāo)，字體，標(biāo)志，URL等）寫入擴(kuò)展屬性描述符，并存儲于設(shè)備存儲器，即固件中。

此系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)：設(shè)備使用前，主機(jī)發(fā)送自定義請求給設(shè)備，命令返回相應(yīng)的設(shè)備自定義UI信息，然后設(shè)備響應(yīng)主機(jī)請求返回?cái)?shù)據(jù)。最后主機(jī)根據(jù)設(shè)備返回的UI信息配置操作系統(tǒng)，提供相應(yīng)的UI及組件。

舉例說明：普通數(shù)碼攝像機(jī)和PC相連后，Windows系統(tǒng)通常只會(huì)識別為邏輯磁盤設(shè)備（只顯示默認(rèn)卷標(biāo)），且只提供磁盤存儲設(shè)備的UI。但是，如果設(shè)備加入了擴(kuò)展屬性描述符，而且經(jīng)過主機(jī)自定義請求后獲得此描述符，操作系統(tǒng)就可以根據(jù)描述符中的數(shù)據(jù)獲得有關(guān)數(shù)碼相機(jī)的詳細(xì)信息。這些信息可使Windows為數(shù)碼相機(jī)提供更加恰當(dāng)?shù)臉?biāo)識（如，卷標(biāo)顯示Digital Camera）和相機(jī)相關(guān)的UI，而不僅僅只當(dāng)成磁盤存儲設(shè)備。

本文所提出的方法，即為各式USB3.0設(shè)備定義了可嵌入在USB3.0標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議中，一種新的設(shè)備請求-主機(jī)自定義設(shè)備請求。此主機(jī)自定義設(shè)備請求可由操作系統(tǒng)廠商或應(yīng)用程序規(guī)范，設(shè)備廠商能夠從底層支持這些請求。

置如下：

持主機(jī)的自定義請求，從而不會(huì)進(jìn)行下一步操作。反之驗(yàn)證無誤，則主機(jī)識別出設(shè)備支持自定義設(shè)備請求。讀取bVendorCode域中的設(shè)備自定義請求碼。隨后，主機(jī)根據(jù)此設(shè)備自定義請求碼，配置下一階段的主機(jī)自定義請求。主機(jī)自定義請求中各個(gè)域的含義和數(shù)值，不再遵循與表1中的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備請求的規(guī)范。其實(shí)際含義由系統(tǒng)廠商所自定義。

從而接下來的主機(jī)控制傳輸中各個(gè)域值設(shè)置成：

bmRequestType=1100001，表示此次請求是設(shè)備到主機(jī)，廠商自定義，接受者為設(shè)備的請求類型。

bRequest=bVendorCode域中相應(yīng)的值，指明主機(jī)所要讀取的設(shè)備自定義描述符。

wValue和wIndex域中根據(jù)不同請求含義不同。

wLength域表示有多少字節(jié)的數(shù)據(jù)返回。

由此，對主機(jī)自定義請求配置完畢后，通過USB3.0總線發(fā)送到設(shè)備，隨后設(shè)備響應(yīng)主機(jī)自定義請求，返回設(shè)備固件中所存儲的自定義描述符。如圖1所搭建系統(tǒng)中的擴(kuò)展屬性描述表。從而操作系統(tǒng)獲取描述表中有關(guān)此設(shè)備的UI信息。

4 小結(jié)

對比于傳統(tǒng)的USB3.0設(shè)備使用前，用戶必須使用OEM/IHV廠商為USB3.0設(shè)備所提供的特定安裝程序，才能提供恰當(dāng)?shù)腢I信息而言。該文所論述的方法在兼容USB3.0協(xié)議基礎(chǔ)上。通過實(shí)現(xiàn)一種新的主機(jī)自定義設(shè)備請求，直接從USB3.0設(shè)備中獲取其自定義的UI信息配置操作系統(tǒng)或程序。從而OEM/IHV廠商，只需在USB3.0設(shè)備中加入對應(yīng)于主機(jī)自定義設(shè)備請求的自定義描述符，就可使用戶無需安裝任何文件，系統(tǒng)也能為其提供相應(yīng)的UI，提高了USB3.0設(shè)備的靈活性，易用性。為OEM/IHV廠商提供了方便，降低了成本。

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