当BLE遇上MEMS——HID报告描述符介绍

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HID（human interface device）也就是人机接口设备，我们常见的鼠标键盘游戏手柄等都是HID，操作系统自带HID驱动的，有USB接口的，也有蓝牙接口的，都是相似的通信协议。因此这里参考USB接口的HID协议进行介绍。主要参考https://www.usb.org/hid网站中的两篇文档《Device Class Definition for HID 1.11 》《HID Usage Tables 1.2 》，可以直接在官网下载，也可以从本文附件中下载。

HID有自己协议，叫做报告描述符，用来描述发送的数据代表的含义（并不是发送的数据），包括是什么设备：鼠标、键盘、手柄等，和每一字节的含义。下面以键盘的报告描述符为例具体介绍。

参考例程：

nRF5_SDK_15.3.0_59ac345\examples\ble_peripheral\ble_app_hids_keyboard

main.c函数中的报告描述符如下表。

报告描述符	简介
0x05, 0x01, // Usage Pg (Generic Desktop)	这是一个global类Usage Page作用数据
0x09, 0x06, // Usage (Keyboard)	表示这是一个键盘
0xA1, 0x01, // Collection: (Application)	表示下面所包含的是对键盘的解释
0x05, 0x07, // Usage Pg (Key Codes)	定义的是按键码
0x19, 0xE0, // Usage Min (224) 0x29, 0xE7, // Usage Max (231)	按键码分别是 224~231，共总有 8 个按键码
0x15, 0x00, // Log Min (0) 0x25, 0x01, // Log Max (1)	按键码的值是 0 和 1，分别代表放开和按下
0x75, 0x01, // Report Size (1) 0x95, 0x08, // Report Count (8)	用 8 个 bit 分别表示 8 个按键的状态
0x81, 0x02, // Input: (Data, Variable,Absolute)	将这 8 个 bit 添加到本报告中
0x95, 0x01, // Report Count (1) 0x75, 0x08, // Report Size (8) 0x81, 0x01, // Input: (Constant)	另外再预留 8 个 bit 备用，暂时没用
0x95, 0x05, // Report Count (5) 0x75, 0x01, // Report Size (1)	定义 5 个 1bit
0x05, 0x08, // Usage Pg (LEDs)	这是 LED
0x19, 0x01, // Usage Min (1) 0x29, 0x05, // Usage Max (5)	5 个 bit 分别对应 LED1~LED5
0x91, 0x02, // Output: (Data, Variable,Absolute)	将这 5 个 bit 添加到本报告中，LED 需要作为 OUT
0x95, 0x01, // Report Count (1) 0x75, 0x03, // Report Size (3) 0x91, 0x01, // Output: (Constant)	再增加 3 个 bit，与上面 5 个 bit 组成一个字节
0x95, 0x06, // Report Count (6) 0x75, 0x08, // Report Size (8)	定义 6 个字节
0x15, 0x00, // Log Min (0) 0x25, 0x65, // Log Max (101)	每个字节的取值范围是 0~101
0x05, 0x07, // Usage Pg (Key Codes)	这个也是键盘码
0x19, 0x00, // Usage Min (0) 0x29, 0x65, // Usage Max (101)	分别是键盘码 0~键盘码 101
0x81, 0x00, // Input: (Data, Array)	将这 6 个字节添加到本报告中,表示同时可产生 6 个键值。
0xC0, // End Collection	结束

表中左边每一列由一个或者两个数字组成，第一个数字是前缀，第二个是数据（可无）

例如：0x05, 0x01, // USAGE_PAGE (Generic Desktop)

0x05表示前缀，0x01为数据部分，先看前缀，0x05转换成二进制，就是00000101，按照HID类协议的定义，这个字节被分成3个部分:（参考hid1_11.pdf）

bit0~bit1代表的是这个前缀后面跟的数据长度，两位可以表示最大4字节的数据，即bsize

bit2~bit3代表的是这个前缀的类型，总共可以有三种类型：00=main，01=global，10=local，11=reserved；

bit4~bit7代表前缀的tag，这里根据bit2~bit3的不同类型有不同的定义，例如global类型下的定义如下图。（参考hid1_11.pdf）

0000就表示Usage Page。所以前缀0x05代表的含义就是：一个global类型Usage Page作用数据量为1的前缀。

那我们做一个练习题：第二行出现的0x09，二进制就是：00001001，这就是local类型Usage Page作用数据量为1的前缀（local类型具体可以查看hid1_11.pdf的Local Items章节）。

下面来看数据0x01的作用

前缀是global类型Usage Page作用，那么这就要查看Usage Page作用的具体介绍。（参考hut1_2.pdf）

0x01表示Generic Desktop，表示桌面控制类型的设备，但具体是什么设备就要看第二行。

前面介绍了第二行0x09表示local类型Usage Page作用，参数为0x06，0x06表示键盘，查表如下。

这里主要就是介绍报告描述符的查阅方法，其他的描述符同样可以按照上述方法进行查阅。

键盘描述符的后定义的是发送数据的类型与格式。如下：

翻译出来就是，该协议支持一次最多发送6个按钮（键值0~101），支持最多同时按下8个功能按键（键值224~231）。键值表详见附件。

举例

例如我想要发送向上按钮,查表得出向上的键值是0x52（82），所以发送的8Byte数据为。

Byte0	Byte1	Byte2	Byte3	Byte4	Byte5	Byte6	Byte7
0x00	0x00	0x52	0x00	0x00	0x00	0x00	0x00

例如我想发送Ctrl+A，查表得出左Ctrl的键值为0xE0(224)，也就是第一字节的第一位为1，A的键值为4。所以发送的8Byte数据为。

Byte0	Byte1	Byte2	Byte3	Byte4	Byte5	Byte6	Byte7
0x80	0x00	0x04	0x00	0x00	0x00	0x00	0x00

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来学习的，蓝牙+鼠键的应用真的不错