Question

我正在尝试为 USB (1.1) HID 设备 using an Arudino board and a CH376 module 创建原型。我设法编写了将 CH376 设置为设备模式并处理所有 USB 事务的 Arduino 代码。

只要我声明该设备属于“供应商特定”类，Windows 10 就会将该设备识别为“未知设备”，并在我在控制面板（设备属性 - 详细信息 - 硬件 ID）。到现在为止还挺好。然后我可以使用 Zadig 为设备分配一个 libusb 驱动程序，然后它会显示在控制面板的“libusb 设备”类别下；一切都还好，我可以使用 libusb 函数与设备通信。

现在问题来了。如果我尝试使用 WinUSB 而不是 libusb 来管理设备，当我插入或重置设备时会发生以下情况：

Windows 做了 the usual device initialization sequence：它请求设备描述符（64 个字节），然后给设备分配一个地址，然后再次请求设备描述符（这次只有 18 个字节），然后请求配置描述符。
五秒后，Windows 再次请求设备描述符。这就是设备出现在设备管理器中的位置，状态为“此设备工作正常”。
再过 5 秒后，Windows 再次请求配置描述符，但在仅检索前 8 个字节（即控制端点的大小）后，它断开设备连接并在设备管理器中用感叹号显示它。

如果我转到设备属性，“常规”选项卡，它会说：

This device cannot start. (Code 10)

{Device Timeout}
The specified I/O operation on %hs was not completed before the time-out period expired.

如果我转到“事件”选项卡，最后一个是“设备未启动 (WinUSB)”，其中包含以下详细信息：

Device USB\VID_1209&PID_0002\8&339ad878&0&2 had a problem starting.

Driver Name: oem168.inf
Class Guid: {88bae032-5a81-49f0-bc3d-a4ff138216d6}
Service: WinUSB
Lower Filters: 
Upper Filters: 
Problem: 0xA
Problem Status: 0xC00000B5

现在，如果不是将设备声明为属于“供应商特定”类，而是将其声明为 HID 设备并让 Windows 选择正确的驱动程序，则行为是相同的，但“常规”中的错误消息标签是：

This device cannot start. (Code 10)

The I/O request was canceled.

...以及最后一个事件：

Device USB\VID_1209&PID_0002\8&339ad878&0&2 had a problem starting.

Driver Name: input.inf
Class Guid: {745a17a0-74d3-11d0-b6fe-00a0c90f57da}
Service: HidUsb
Lower Filters: 
Upper Filters: 
Problem: 0xA
Problem Status: 0xC0000120

我怀疑原型对于 Windows 内置的 USB 设备管理库来说可能太慢了，而 libusb 更宽松，但我觉得这很奇怪（Arduino 板上的代码只是检查来自 CH376 的事件并处理它们立即循环），我想知道我是否做错了什么。

这是 Arduino 代码生成的跟踪的转储。 SETUP/IN/OUT 事件表示令牌处理已经完成；对于 IN 令牌，我之前写入的任何数据（“写入 X 字节”日志）都已发送。通过使用 libusb，我可以确认记录的数据确实是我发送的数据。

Int: USB_SUSPEND
Int: WAKE_UP
Int: WAKE_UP
Int: EP0_SETUP
  0x80 0x06 0x00 0x01 0x00 0x00 0x40 0x00 
  GET_DESCRIPTOR: DEVICE
  Writing 8 bytes: 0x12 0x01 0x10 0x01 0x00 0x00 0x00 0x08 
Int: EP0_IN
  Writing 8 bytes: 0x09 0x12 0x02 0x00 0x00 0x01 0x01 0x02 
Int: EP0_OUT
Int: EP0_OUT
Int: EP0_OUT
Int: EP0_OUT
Int: EP0_OUT
Int: EP0_SETUP
  0x00 0x05 0x18 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 
  SET_ADDRESS: 24
Int: EP0_IN
  Setting address: 24
Int: EP0_SETUP
  0x80 0x06 0x00 0x01 0x00 0x00 0x12 0x00 
  GET_DESCRIPTOR: DEVICE
  Writing 8 bytes: 0x12 0x01 0x10 0x01 0x00 0x00 0x00 0x08 
Int: EP0_IN
  Writing 8 bytes: 0x09 0x12 0x02 0x00 0x00 0x01 0x01 0x02 
Int: EP0_IN
  Writing 2 bytes: 0x00 0x01 
Int: EP0_IN
Int: EP0_OUT
Int: EP0_SETUP
  0x80 0x06 0x00 0x02 0x00 0x00 0xFF 0x00 
  GET_DESCRIPTOR: CONFIGURATION
  Writing 8 bytes: 0x09 0x02 0x22 0x00 0x01 0x01 0x00 0x80 
Int: EP0_IN
  Writing 8 bytes: 0x32 0x09 0x04 0x00 0x00 0x01 0x03 0x00 
Int: EP0_IN
  Writing 8 bytes: 0x00 0x00 0x09 0x21 0x10 0x01 0x00 0x01 
Int: EP0_IN
  Writing 8 bytes: 0x22 0x29 0x00 0x07 0x05 0x81 0x03 0x03 
Int: EP0_IN
  Writing 2 bytes: 0x00 0x0A 
Int: EP0_IN
Int: EP0_OUT

（暂停 5 秒，设备管理器中还没有条目）

Int: EP0_SETUP
  0x80 0x06 0x00 0x01 0x00 0x00 0x12 0x00 
  GET_DESCRIPTOR: DEVICE
  Writing 8 bytes: 0x12 0x01 0x10 0x01 0x00 0x00 0x00 0x08 
Int: EP0_IN
  Writing 8 bytes: 0x09 0x12 0x02 0x00 0x00 0x01 0x01 0x02 
Int: EP0_IN
  Writing 2 bytes: 0x00 0x01 
Int: EP0_IN
Int: EP0_OUT

（再次暂停 5 秒，设备在设备管理器中显示工作正常）

Int: EP0_SETUP
  0x80 0x06 0x00 0x02 0x00 0x00 0x09 0x00 
  GET_DESCRIPTOR: CONFIGURATION
  Writing 8 bytes: 0x09 0x02 0x22 0x00 0x01 0x01 0x00 0x80 
Int: USB_SUSPEND

（设备现在显示为感叹号）

顺便说一下，我通过写入串行端口来获取这些痕迹，然后由计算机读取。考虑到这可能会减慢整个处理速度，我尝试禁用任何串行端口通信，结果是一样的。

所以我的问题是：

我做错了什么吗？还是 Windows 有问题？
如果是后者，Windows 10 是否提供任何方法来增加 WinUSB/HID 设备处理的超时时间（如果这确实是问题所在）？

编辑

如果我使用 Microsoft's USB hardware verifier，我会得到以下输出：

Event Message: USBXHCI Device Update
VendorID/ProductID: 0x1209/0x2
PortPath:  0x4, 0x4, 0x4, 0x1, 0x0, 0x0
HWVerify Errors Encountered so far:
    #1: (UsbHub3/171): Request for Language ID String Descriptor Failed
    #2: (UsbHub3/132): Device Control Transfer Error

...这很奇怪，因为设备似乎根本没有收到任何对字符串描述符的请求！

编辑 2

根据评论中的建议，我将 Wireshark 与 USBPcap 一起使用，我看到的是：

对 wLength = 18 的设备描述符的一个请求
对 wLength = 9 的配置描述符的一个请求

这与我在自己的跟踪中看到的最后两个请求一致。

编辑 3

为了不让问题文本增长太多I have created a gist包含：

我正在使用的 Arduino 代码。
详细的 Wireshark 捕获。

这是我正在使用的 CH376 模块的原理图（这是我找到的有关该模块的所有技术信息）：

编辑 4

正如评论中所建议的，我修改了我的代码，以便设备现在将自己报告为 USB 2.0 设备并提供序列号字符串。现在从设备的角度来看事件的顺序是：

获取设备描述符请求（wLength = 64）
设置地址请求
获取设备描述符请求（wLength = 18）
获取配置描述符请求 (wLength = 255)
暂停 5 秒
获取可用语言请求（字符串描述符 0）
暂停 5 秒
获取 Microsoft 特定的描述符请求 (bRequest = 6, wValue = 0x0600) - 不受支持，因此我将其搁置
获取设备描述符请求（wLength = 18）
暂停 5 秒
获取配置描述符请求 (wLength = 9) - 在 Wireshark 中显示为 USBD_STATUS_CANCELED 的响应

有趣的是，Wireshark 跟踪完全相同：语言请求和 Microsoft 特定的描述符请求没有显示！

这种模式似乎是 Wireshark 看不到 5 秒暂停后的请求，所以也许它们没有被我的代码正确处理，也没有被主机认为是完成的，但我不明白为什么（因为我正在执行与第二个获取设备描述符请求相同的处理，该请求成功）。

另外值得注意的是，当第一个设备描述符请求完成时，现在我得到的不是一个而是六个 OUT 令牌中断。这可能是时间问题的征兆吗？

编辑 5

显然是时间问题。

我使用 Zadig 将设备的驱动程序设置为 libusb，然后我尝试在循环中发送一些描述符请求；结果是，有二分之一的请求始终失败。但是，如果我在请求之间放置 1 毫秒的延迟，那么它们都可以正常工作！就好像芯片在成功请求后需要一个“冷却期”。失败的请求不会出现在 Wireshark 或我自己的日志中，因此似乎 SETUP 令牌本身丢失了。

有什么方法可以指示 Windows 在对给定设备的请求之间稍等片刻？

Answer 1

我检查了您的代码并发现：

#define USB_REQ_SET_CONFIGURATION 是 9 而不是 8

在通过 SPI 驱动 CH376s 的 Teensy2 上，它在我的 Mac 上正确显示如下：

         NestorDevice:

              Product ID: 0x0002
              Vendor ID: 0x1209
              Version: 1.00
              Speed: Up to 12 Mb/s
              Location ID: 0x14223000 / 48
              Current Available (mA): 500
              Current Required (mA): 100
              Extra Operating Current (mA): 0

我还没有尝试与它沟通。

还要知道时机就是一切。当我在 Mac 上运行您的代码时，通过串行将所有命令中继到 Teensy，我错过了某些事件。 Mac 发出所有命令的速度非常快，串行延迟太多。

编辑

有两种类型的读取：

CMD01_RD_USB_DATA0  EQU         027H             ; / * Read the data block from the current USB interrupt endpoint buffer or the host endpoint receive buffer * /
; / * Output: length, data stream * /

CMD01_RD_USB_DATA   EQU         028H             ; / * Device mode: Read the data block from the current USB interrupt endpoint buffer and release the buffer, equivalent to CMD01_RD_USB_DATA0 + CMD00_UNLOCK_USB * /
; / * Output: length, data stream * /

如果我们使用后一个函数呢？它会更早地释放缓冲区并为下一个事件做好准备吗？我会在这里尝试一下，看看它是否有意义。

Answer 2

我一直在对此进行进一步调查，并在 Github 上找到了更多中文示例。令我震惊的是，他们在 EP0_IN 处添加了数量不等的 UNLOCK_USB 命令。

一旦我这样做了，我就更幸运地注册了串行设备。否则它会处于循环中，每 5 秒重试一次。

所以在 USB_INT_EP0_IN 处添加一个额外的 CMD_UNLOCK_USB 在处理任何需要的处理之后。查看更多here。

WinUSB 或 HID 驱动程序的 USB 设备原型超时，适用于 libusb

2 个答案: