3. USB 描述符体系：设备描述符、配置描述符、接口描述符、端点描述符、字符串描述符

USB 描述符（Descriptor）是 USB 设备向主机报告自身能力与属性的结构化数据。主机通过标准设备请求（如 GET_DESCRIPTOR）逐层获取这些描述符，从而构建完整的设备拓扑与功能视图。描述符体系采用严格的层级结构，每一层都包含指向下一层的长度与偏移信息。

3.1 描述符层级结构总览

USB 描述符遵循“设备 → 配置 → 接口 → 端点”的树形层级。每个 USB 设备只有一个设备描述符，但可以有多个配置描述符；每个配置下可包含多个接口描述符；每个接口下可包含多个端点描述符。字符串描述符为可选，用于提供可读的文本信息。

3.2 设备描述符（Device Descriptor）

设备描述符是 USB 设备的第一级描述符，位于描述符树的根节点。主机通过 GET_DESCRIPTOR(DEVICE) 请求获取，长度为 18 字节。它定义了设备的整体属性，包括 USB 规范版本、设备类、厂商与产品 ID 等。

3.3 配置描述符（Configuration Descriptor）

配置描述符描述设备的供电模式、最大电流以及接口数量。一个设备可以有多个配置（如低功耗模式与高功耗模式），但同一时刻只能激活一个配置。配置描述符长度为 9 字节，其后跟随接口描述符与端点描述符。

3.4 接口描述符（Interface Descriptor）

接口描述符描述一个 USB 功能单元（如键盘、音频、存储）。一个配置下可以有多个接口，接口可以分组为接口关联（IAD）。接口描述符长度为 9 字节，定义了接口的类、子类、协议以及使用的端点数量。

3.5 端点描述符（Endpoint Descriptor）

端点描述符是描述符体系中最底层的描述符，直接定义了 URB 传输的目标地址、传输类型、最大包大小和轮询间隔。每个非端点 0 的端点都对应一个端点描述符，长度为 7 字节（同步传输为 9 字节）。

3.6 字符串描述符（String Descriptor）

字符串描述符为可选描述符，用于提供厂商名称、产品名称、序列号等可读文本。字符串使用 Unicode（UTF-16LE）编码。字符串描述符索引 0 是一个特殊的语言 ID 描述符，列出设备支持的语言代码。

3.7 描述符解析实战流程

在 Linux 内核中，USB 核心子系统在枚举阶段自动解析所有描述符，并将结果填充到 struct usb_device 和 struct usb_interface 中。驱动开发者通常不需要手动解析原始描述符，但理解其结构对调试和高级配置至关重要。

1. 获取设备描述符：主机发送 GET_DESCRIPTOR(DEVICE)，获取 18 字节设备描述符，校验 bcdUSB 和 bMaxPacketSize0。
2. 获取配置描述符：主机发送 GET_DESCRIPTOR(CONFIGURATION)，先读 9 字节获取 wTotalLength，再读取完整配置描述符集合。
3. 解析接口与端点：遍历配置描述符数据，根据 bDescriptorType 区分接口描述符（0x04）和端点描述符（0x05），构建接口与端点列表。
4. 选择配置：主机发送 SET_CONFIGURATION 激活选中的配置，设备进入可用状态。
5. 驱动绑定：USB 核心根据接口描述符的 bInterfaceClass/bInterfaceSubClass/bInterfaceProtocol 匹配驱动，调用驱动的 probe() 函数。

static int my_driver_probe(struct usb_interface *intf,
                           const struct usb_device_id *id)
{
    struct usb_host_interface *iface_desc;
    struct usb_endpoint_descriptor *ep_desc;
    int i;

    iface_desc = intf->cur_altsetting;
    dev_info(&intf->dev, "Interface %d has %d endpoints\n",
             iface_desc->desc.bInterfaceNumber,
             iface_desc->desc.bNumEndpoints);

    for (i = 0; i < iface_desc->desc.bNumEndpoints; i++) {
        ep_desc = &iface_desc->endpoint[i].desc;
        dev_info(&intf->dev,
                 "EP 0x%02x: type=%d, max_pkt=%d, interval=%d\n",
                 ep_desc->bEndpointAddress,
                 ep_desc->bmAttributes & USB_ENDPOINT_XFERTYPE_MASK,
                 le16_to_cpu(ep_desc->wMaxPacketSize),
                 ep_desc->bInterval);
    }
    return 0;
}

3.8 描述符类型标识速查表