USB 2_0与UVC 1_1 在Webcam F_W传输设定

2021年2月11日发(作者：消防斧)

題目

: USB 2.0

與

UVC 1.1

在

Webcam F/W

傳輸設定

尚立

Webcam

高級工程師

Aladdin

前言

:

Webcam

使用

USB Video Class 1.1

以及使用

USB 2.0

的通訊協定將

Webcam

的影像資料傳輸到

PC

或

NB,

如果有支援聲音則使用

USB Audio

Class 1.0

的協定

內容

:

W ebcam

可以從程式設定了解

USB

協定

(1)

設定

Standard Device

主要設定

USB 2.0 High Speed

的

Standard Device Descriptor,

定義在

USB2.0 Spec. Table 9.8

設定

USB

版本

,

產品的

VID, PID, Serial Number ....

等

0x00, 0x12,

// length of device decriptor

// Device Descriptor

0x12,

//

bLength: 0x12 byte

0x01,

//

bDescriptorType: DEVICE

0x00, 0x02,

//

bcdUSB: version 2.00

0xEF,

//

bDeviceClass: independent interfaces

0x02,

//

bDeviceSubClass: 2

0x01,

//

bDeviceProtocol: class specific protocols NOT used on

device basis

0x40,

//

zero

0xF2, 0x04,

//

0xC3, 0xB2,

//

0x27, 0x11,

//

0x01,

//

0x02,

//

0x00,

//

bMaxPacketSize0: maximum packet size for endpoint

idVendor: vendor ID

idProduct: product ID

bcdDevice: device release number in BCD

iManufacturer: index of string

iProduct: index of string

iSerialNumber: index of string

0x01,

//

bNumConfigurations: 1 configuration

解釋

Offset 0 -> bLength:

為這個

Descriptor

的長度為

18 Bytes,,

占

1 Byte,

設定為

0x12

Offset 1 ->

bDescriptorType,

這個

Descriptor type,

占

1 Byte,

為

0x01

Offset 2->

bcdUSB,

USB

通訊的版本

,

占

2

個

Bytes,

由於是支援

USB2.0 ,

所以要

設定

0x00, 0x02(

傳輸先傳低位元組再傳高位元組

)

Offset 4 ->bDeviceClass, USB_IF

對這

Device Class

的編碼

, 0xEF

Offset 5 ->bDeviceSubClass, USB_IF

對這

Device sub Class

編碼

, 0x02

Offset 6 ->bDeviceProtocol, USB_IF

對這

Device Protocol

編碼

, 0x01

Offset 7 ->bMaxPacketSize,

傳輸最大

數據包的

Size,

只可以定義

8,

16,

32,

64,

這裡定義為

64 Bytes,

為

0x40

Offset 8 -> idVendor,

< p>
為產品的

VID

根據

US B-IF

定義

,

占

2bytes,0xF2,0x40

Offset10->idProduct,

定義產品的

PID,

占

2bytes, 0xC3, 0xB2

Offset12-> bcdDevice,

可定義產品的版本

,

占

2bytes, 0x27,0x11

Offset14-> iManufacturer,

製造廠商

,

利用

index

選擇

Strings, 0x01

Offset15 -> iProduct,

產品名稱

,

利用

index

選擇

Strings,0x02

Offset16-> iSerialNumber,

序號

,

利用

index

選擇

Strings,0x00

Offset 17-> bNumConfigurations,

結構的編號

,

使用

Configuration 1, 0x01

這個

Device descriptor

傳輸到

NB

或

PC,

在

Windows

的系統的硬體識別碼顯示

VID, PID,

與

Rev

(2)

其他速率傳輸設定

Device_Qualifier Descriptor,

設定非

High Speed USB Device Descriptor ,

如

Webcam

也有支援

Full Speed

傳輸

,

定義在

USB Spec. Table 9.9

F/W

設定為

0x00, 0x0A,

// length of device qualifier descriptor

// Device Qualifier Descriptor

0x0A,

//

bLength: 0x0A byte

0x06,

//

bDescriptorType: DEVICE QUALIFIER

0x00, 0x02,

//

bcdUSB: version 2.00

0xEF,

//

bDeviceClass: independent interfaces

0x02,

//

bDeviceSubClass: 2

0x01,

//

bDeviceProtocol: class specific protocols NOT used on

device basis

0x40,

//

bMaxPacketSize0: maximum packet size for endpoint

zero

0x01,

//

0x00,

//

bNumConfigurations: 1 configuration

bReserved: 0x00

解釋

Offset0,

為

bLength,

這

Device Qualifier

為

10bytes, 0x0A

Offset1,

為

bDescriptorType,

設定為

0x06

Offset2,

為

bcdUSB,

USB

通訊的版本

,

占

2

個

Bytes,

由於是

USB2.0 ,

所以要設

定

0x00, 0x02

Offset 4,

為

bDeviceClass, USB-IF

對這

Device

的

class

編碼

, 0xEF

Offset5,

為

bDeviceSubClass, USB-IF

對這

Device

的

subclass

編碼

, 0x0x02

Offset6 ,

為

bDeviceProtocol, USB-IF

對這

Device

的

protocol

編碼

, 0x0x01

Offset 7 ->bMaxPacketSize,

傳輸最大數據包的

Size,

只可以定義

8, 16, 32, 64,

< br>這

裡定義為

64,

為

< p>
0x40

Offset8-> bNumConfigurations,

結構的編號

,

使用

Configuration 1, 0x01

Offset9-> bReserved,

保留

< p>
,

需設定

0x00

(3)

顯示語言編碼

顯示

Webcam

字串的語言編碼

,

定義在

USB 2.0 Spec. Table 9.15

F/W

設定

0x00, 0x04,

// length of language id string descriptor

// Language ID String Descriptor

0x04,

//

bLength

0x03,

//

bDescriptorType: STRING

0x09, 0x04,

//

bString: English (US)

解釋

Offset0

為

bLength,

因指定義一種語言所以為

0x04

Offset1

為

bbDescriptorType, String

的

Descriptor

為

0x03

Offset2

為

wLANGID[0],

占

2bytes,

英文編碼為

0x09,0x04

參考

USB Language

編

碼

(4)

產品名稱編碼

Webcam

的產品名稱

,

定義在

USB 2.0 Spec. Table 9.16

F/W

設定

0x00,0x32,

//length of product string descriptor

0x32,

//Product String Descriptor

0x03,

//bLength

0x53,0x00,

0x50,0x00,

0x43,0x00,

0x41,0x00,

0x32,0x00,

0x32,0x00,

0x38,0x00,

0x31,0x00,

0x20,0x00,

0x57,0x00,

0x65,0x00,

0x62,0x00,

0x20,0x00,

0x43,0x00,

0x61,0x00,

0x6D,0x00,

//'W'

//'e'

//'b'

//' '

//'C'

//'a'

//'m'

0x65,0x00,

//'e'

0x72,0x00,

//'r'

0x61,0x00,

//'a'

0x20,0x00,

0x20,0x00,

0x20,0x00,

0x20,0x00,

解釋

Offset0

為

bLength,

更具字串

+2

來定義

Length

Offset1

為

bDescriptorType,

設定字串的

Descriptor

為

0x03

Offset2~OffsetN

設定字串編碼

,

使用

Unicode

碼

,

每個字為

2Bytes

這個

Strings descriptor

傳輸到

NB

或

PC,

在顯示名稱會秀出如

USB Camera

2.

傳輸設定

:

主要設定

USB 2.0

的

Configuration

及

UVC 1.1

的定義處理如

feature, resolution...

等等

可分為

Full Speed USB

定義及

High Speed USB

定義

,

兩者的

Descriptor

類似只

是參數設定不同

,

(1) USB Configuration

F/W

編碼

// Configuration Descriptor

0x09,

//

bLength: 0x09 byte

0x02,

//

bDescriptorType: CONFIGURATION

0x81, 0x05,

//

wTotalLength: 0x062d byte

0x04,

//

bNumInterfaces: 2 interfaces

0x01,

//

bConfigurationValue: configuration 1

0x00,

//

iConfiguration: index of string

0x80,

//

bmAttributes: bus powered

0xFA,

//

MaxPower: 500 mA

這定義

USB2.0

傳送

UVC

及

UAC

的型態

,

規範在

USB 2.0 Spec. Table 9.10

解釋

Offset0

為

bLength, Configuration Descriptor

的長度為

9 bytes, 0x09

Offset1

為

bDescriptorType, Configuration Descriptor type, 0x02

Offset2

為

wTotalLength,

占

2bytes

為傳送

USB 2.0

的

UVC

或

UAC

定義資料的

全部長度

,

包括

Configuration Descriptor, 0x81,0x05(0x581 bytes)

Offset4

為

bNumInterfaces, Interface number, SPCA2281

有

Audio

所以設定

0x04,

如沒有

Audio

設定

0x02

Offset5

為

bConfigurationValue,

為設定結構值

,

定義

0x01

Offset6

為

iConfiguration,

為設定這結構的描述字串指標

, 0x00

Offset7

為

bmAttributes,

為設定

bus

的

power

狀況

, D7

為

reserved

必須設定為

1, D6

為是否要

Self Power, D5

為遠端遙控開機功能

, D4~D0

為

reserved

設為

0,

所以為

0x80

Offset8

為

bMaxPower,

設定

USB bus

最大電流

,

每單為為

2mA,

所以

0xfa=250

即為

500mA

(2)Video Interface Association Descriptor

USB

在

Video

介面接口關連描述

(IAD)

定義在

UVC1.1 Spec. Table 3-1

F/W

設定

0x08,

0x0B,

ASSOCATION Descriptor

// Video Interface Association Descriptor

//

bLength: 0x08 byte

//

bDescriptorType: INTERFACE

0x00,

//

bInterfaceNumber: interface 0

0x02,

//

bInterfaceCount: 2

0x0E,

//

bFunctionClass: 0x0E

0x03,

//

bFunctionSubClass: 0x03

0x00,

//

bInterfaceProtocol: class specific protocol

NOT used on this interface

0x02,

//

iFunction: 2

解釋

Offset0

為

bLength, IAD

長度為

8bytes, 0x08

Offset1

bDescriptorType , Interface Association descriptor type, Value=11,0x0B

Descriptor Types

編號

Offset2

為

bFirstInterface

為第一個

Video control number,

設定

0x00

Offset3

為

bInterfaceCount

為鄰近的

interface

總數< /p>

,

設定

0x02(Webcam, NB or PC)

Offset4

為

bFunctionClass,

Video Interface Class code

的

CC_VIDEO ,0x0E

Offset5

為

bFunctionSubClass,

設定

SC_VIDEO_INTERFACE_COLLECTION

, 0x03

Offset6

為

bFunctionProtocol ,

< br>必須設為

PC_PROTOCOL_UNDEFINED,0x00

Offset7

為

iFunction ,

這界面字串的指標

,0x02

(3)

Standard VC Interface Descriptor

設定基本

Video Control

介面的

Descriptor,

定義

UVC1.1 Spec Table 3-2

F/W

設定

0x09,

0x04,

0x00,

0x00,

0x01,

0x0E,

0x01,

//

//

//

//

//

//

//

// VideoControl Interface Descriptor

bLength: 0x09 byte

bDescriptorType: INTERFACE

bInterfaceNumber: interface 0

bAlternateSetting: alternate setting 0

bNumEndpoints: 1 endpoint

bInterfaceClass: 0x0E

bInterfaceSubClass: 0x01

0x00,

//

bInterfaceProtocol: class specific

protocol NOT used on this interface

0x02,

//

iInterface: index of string

解釋

Offset0

為

bLength ,

這

VC interface Descriptor

固定長度為

9Bytes, 0x09

Offset1

為

bDescriptorType,

介面

Descriptor type, 0x04

Offset2

為

bInterfaceNumber,

介面數

,

設定為

0

Offset3

為

bAlternateSetting ,

間隔數的設定

,

設為

0

間隔

, 0x00

Offset4

為

bNumEndpoints ,

端點的設定

,

需設為

1, 0x01

Offset5

為

bInterfaceClass ,

設定為

CC_VIDEO, 0x0E

Offset6

為

bInterfaceSubClass ,

設定

SC_VIDEOCONTROL,0x01

Offset7

為

bInterfaceProtocol ,

沒使用必須設

PC_PROTOCOL_UNDEFINED ,0x00

Offset8

為

iInterface,

介面

descriptor

描述字串指標

,

設定

0x02

(4) Class-specific VC Interface Header Descriptor

主要是設定

Class- specific

的

total length

及

Device clock Frequency,

參考

UVC Spec

Table 3-3

F/W

設定

Header Descriptor

0x0D,

0x24,

0x01,

subtype

0x00, 0x01,

that this device is based upon

0x50, 0x00,

class-specific descriptors

0x00, 0x6C, 0xDC, 0x02,

0x01,

interfaces

0x01,

// Class- specific VideoControl Interface

bLength: 0x0D byte

bDescriptorType: 0x24

bDescriptorSubType: VC_HEADER

bcdVDC: Revision of class specification

wTotalLength: Total size of

dwClockFrequency: 48MHz

bInCollection: Number of streaming

baInterfaceNr(1): Interface number of

//

//

//

//

//

//

//

//

the first VideoStreaming interface

解釋

Offset0

為

bLength,

基本

< p>
Length

為

12,

另外增加

1Byte

的

interface number,

為

13, 0x0D

Offset1

為

bDescriptorType ,

設定

CS_INTERFACE,

為

0x24

Offset2

為

bDescriptorSubType ,

要設

VC_Header, 0x01

Offset3

為

bcdUVC,

定義

Video Device Class Specification release number,

占

2bytes,

0x00, 0x01

Offset5

為

wTot alLength,

定義

class-specific VideoControl interface d escriptor

的全部

長度

,

占

2bytes,

為

0x50, 0x00

Offset7

為

dwClockFrequency ,

裝置的

clock Frequency,

為

48MHz->48000000->02DC6C00,

占

4bytes, 0x00,0x6C,0xDC,0x02

Offset11

為

bInCollection ,

為

VideoStreaming number,

設定

0x01

Offset12

為

baInterfaceNr(1),

為第一個

VideoStreaming

有多少

interface,

為

0x01

(5) Input (Camera)Terminal Descriptor

設定

VideoControl Camera Input Terminal Descriptor,

參考

UVC Spec Table 3-6

F/W

設定

0x12,

0x24,

0x02,

VC_INPUT_TERMINAL subtype

0x01,

0x01, 0x02,

0x00,

0x00,

0x00, 0x00,

optional zoom supported

0x00, 0x00,

optional zoom supported

0x00, 0x00,

supported

0x03,

bmControls is 2 bytes

0x0A, 0x00, 0x00,

are supported

// VideoControl Camera Terminal Descriptor

//

bLength: 0x12 byte

//

bDescriptorType: 0x24

//

//

//

//

//

//

bDescriptorSubType:

bTerminalID: ID of this input terminal

wTerminalType: ITT_CAMERA type.

bAssocTerminal: No assocation

iTerminal: Unused

wObjectiveFocalLengthMin: No

wObjectiveFocalLengthMax: No

wOcularFocalLength: No optional zoom

bControlSize: The size of the

bmControls: Camera Terminal controls

//

//

//

//

解釋

:

Offset0

為

bLength ,

設定

0x12

Offset1

為

bDescriptorType,

設定

CS_INTERFACE , 0x24

Offset2

為

bDescriptorSubtype,

設定

VC_INPUT_TERMINAL, 0x02

Offset3

為

bTerminalID ,

為

Input terminal ID, 0x01

Offset4

為

wTerminalType,

占

2bytes, Input Terminal type

為

Camera,0x01, 0x02

Offset6

為

bAssocTerminal , no such association exists

設

0, 0x00

Offset7

為

iTerminal, input Terminal String

指標

, 0x00

Offset8

為

wObjectiveFocalLengthMin , The value of L

min

,

因

SPCA2281

沒

Support

control Focal

設

0x00, 0x00

Offset10

為

wObjectiveFocalLengthMax,

The value of L

Offset12

為

wOcularFocalLength ,

The value of L

Optical Zoom

公式為

max

,

設

0x00, 0x00

ocular

,

設

0x00, 0x00

Offset14

為

bControlSize,

為

Camera Control bmControls Size, 0x03

Offset15

為

bmControls , Camera Unit control,

設定為

0x0A,0x00,0x00

占

3bytes

表示

0000,0000,0000,0000,0000,1010-> support D3

Exposure Time (Absolute), D1

Auto-Exposure Mode

(6)

Processing Unit Descriptor

主要設定

Support video stream

及

analog Video standard

參考

UVC Spec. Table

3-8

F/W

設定

0x0B,

0x24,

0x05,

VC_PROCESSING_UNIT

0x02,

0x01,

//

//

bUnitID: ID of this unit

bSourceID: This input pin of this unit is

// VideoControl Processing Unit Descriptor

//

//

//

bLength: 0x0B byte

bDescriptorType: 0x24

bDescriptorSubtype:

connected to the output pin of unit with ID 0x01

0x00, 0x40,

magnification (4X).

0x02,

bmControls field

0x7F, 0x15,

supported.

0x00,

解釋

Offset0

為

bLength , 0x0B

//

iProcessing: Unused

//

bmControls: Processing Unit controls

//

bControlSize: Size in bytes of the

//

wMaxMultiplier: Maximum digital

Offset1

為

bDescriptorType ,

設定

CS_INTERFACE, 0x24

Offset2

為

bDescriptorSubtype ,

設定

VC_PROCESSING_UNIT,0x05

Offset3

為

bUnitID, Uini ID, 0x02

Offset4

為

bSourceID , Source ID,

輸入為

camera

為

0x01

Offset5

為

wMaxMultiplier, Max

Digital Multiplier

為

4x, 0x00, 0x40

Offset7

為

bControlSize, bmControls size, 0x02

Offset8

為

bmControls,

設定

0x7F, 0x17,

占

2bytes,

為

0001,0111,0111,1111

表示

Support

White Balance Temperature( Auto), Power Line Frequency,

Gain,

Backlight

Compensation ,

White Balance Temperature, Gamma,

Sharpness,

Hue,

Contrast,

Brightness

Offset10

為

iProcessing ,

Index of a string descriptor,

設

0x00

(7)

Extension Unit Descriptor

延伸資料的

Descriptor,

可以將製造商資料

(SunplusIT)

或是客戶

(Dell)

放入

16bytes

的

Extension unit

中

,

參考

UVC Spec. Table 3-9

F/W

設定

0x1D,

0x24,

0x06,

VC_EXTENSION_UNIT

0x03,

0x99, 0x1D, 0x5A, 0x7D,

Sunplus Extension Unit. */

0x32, 0x5B,

0x8B, 0x42,

0x8C, 0xAD,

0x67, 0x1B,

0x8A, 0x65, 0xF3, 0x7A,

0x00,

0x01,

0x02,

0x04,

0xFF, 0xFF, 0x19,0x00,

0x00,

(8)

Output Terminal Descriptor

參考

UVC SPEC. Table3-5

//

//

//

//

//

//

bNumControls

bNrInPins

bSourceID

bControlSize

bmControls

Unused

//

bUnitID: ID of this unit

// guidFormat: Globally Unique Identifier for

//

//

//

bLength: 0x1D byte

bDescriptorType: 0x24

bDescriptorSubtype:

F/W

設定

0x09,

0x24,

0x03,

VC_OUTPUT_TERMINAL.

0x04,

0x01, 0x01,

//

//

//

//

//

bTerminalID: ID of this terminal.

wTerminalType: TT_STREAMING type.

bAssocTerminal: No association.

bSourceID: The input pin of this unit is

iTerminal: Unused

// VideoControl Output Terminal Descriptor

//

//

//

bLength: 0x09 byte

bDescriptorType: 0x24

bDescriptorSubtype:

This terminal is a USB streaming terminal.

0x00,

0x04,

0x00,

解釋

Offset0,

為

bLength ,

為

9bytes, 0x09

connected to the output pin of unit 3.

Offset1

為

bDescriptorType ,

設定

CS_INTERFACE , 0x24

Offset2

為

bDescriptorSubtype,

設定

VC_OUTPUT_TERMINAL, 0x03

Offset3

為

bTerminalID ,

為

Terminal ID, 0x04

Offset4

為

wTerminalType, Terminal type

TT_STREAMING

, 0x01,0x01