USB基础 -- 字符串描述符 (String Descriptor) 系统整理文档

整理一份 系统完整的教学培训文档，主题是 USB String Descriptor（字符串描述符）的体系、用法与扩展。
内容会覆盖：概念 → 标准字段 → 索引映射机制 → 类描述符扩展 → 自定义扩展 → 实战示例 → 注意事项 → 总结。

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USB 字符串描述符 (String Descriptor) 系统整理文档

一、概念与作用

USB 协议中的 字符串描述符 (String Descriptor, bDescriptorType = 0x03) 用于为设备提供人类可读的文本信息。
这些信息并非设备功能必需，但对 用户显示、设备识别、调试区分 非常重要。

常见用途：

• 厂商名称 (Manufacturer)
• 产品名称 (Product)
• 序列号 (Serial Number)
• 配置名称 (Configuration String)
• 接口名称 (Interface String)
• 类扩展（如 UVC Camera Terminal、Audio Terminal 等）
• 厂商自定义信息（固件版本、OEM 定制标识）

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二、字符串描述符格式

字符串描述符采用 UTF-16LE 编码，保证跨语言兼容性。
格式如下：

偏移	字段	长度	说明
0	bLength	1 字节	描述符总长度
1	bDescriptorType	1 字节	固定值 0x03
2	bString	n 字节	字符串内容（UTF-16LE，每字符 2 字节）

示例：字符串 “USB”

08 03 55 00 53 00 42 00

• bLength = 8
• bDescriptorType = 0x03
• bString = “U”=55 00, “S”=53 00, “B”=42 00

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三、语言 ID 描述符 (String[0])

String Index = 0 不存放字符串，而是存放 支持的语言 ID (LANGID) 列表。

示例：

04 03 09 04

表示支持 0x0409 = English (US)。
主机会先请求 Index=0，获取支持的语言，再用 wLANGID 去请求对应语言的字符串。

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四、标准描述符中的 String Index 字段

USB 协议里，字符串描述符本身不会直接写在 Device/Config/Interface 描述符中，而是通过 索引引用。

1. Device Descriptor

• iManufacturer → 厂商名
• iProduct → 产品名
• iSerialNumber → 序列号

2. Configuration Descriptor

• iConfiguration → 配置名称

3. Interface Descriptor

• iInterface → 接口名称

4. Endpoint Descriptor

• 标准 Endpoint 没有 iEndpoint 字段。

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五、类扩展 (Class-Specific) 中的 String Index

不同的 USB 类规范（Class）允许在其专用描述符中使用字符串字段。

1. HID (Human Interface Device)

• HID 报告项可以引用字符串索引，用于描述按钮/功能名。

2. Audio Class (UAC1/UAC2)

• iTerminal → Terminal 名称
• iFeature → Feature Unit 名称
• iMixer → Mixer 名称
• iSelector → Selector 名称
• iClockSource / iClockSelector / iClockMultiplier → 时钟单元名

3. Video Class (UVC)

• iTerminal → Camera Terminal 名称
• iProcessing → Processing Unit 名称
• iExtension → Extension Unit 名称

4. Hub Descriptor

• iHub → Hub 名称

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六、索引映射机制

规则：

• iXXX = N → 表示该字段引用 String Descriptor[N]
• 主机通过 GET_DESCRIPTOR(String, Index=N, LANGID) 请求该字符串
• String Descriptor 表 = 一张索引到字符串的映射表

索引分配范围：

• 0 → 语言 ID 表
• 1–255 → 字符串（厂商可自由分配）

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七、厂商自定义扩展

厂商可以定义自己的描述符，并添加字符串索引字段。

示例：自定义 Vendor Descriptor

struct vendor_device_info {u8 bLength;u8 bDescriptorType;   // Vendor specific = 0xFFu8 bCustomField;      // 自定义字段u8 iCustomString;     // 字符串索引
};

如果 iCustomString = 10，则 String[10] 必须存在，例如：

String[10] = "Firmware v1.2.3"

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八、实战示例

1. Device Descriptor

struct usb_device_descriptor dev_desc = {.bLength = 18,.bDescriptorType = USB_DT_DEVICE,.idVendor = 0x1234,.idProduct = 0x5678,.iManufacturer = 1,   // String[1].iProduct      = 2,   // String[2].iSerialNumber = 3,   // String[3]
};

2. String Table

String[0] = 04 03 09 04                     // English (US)
String[1] = "MyCompany"
String[2] = "SuperUSB Device"
String[3] = "SN123456789"
String[10] = "Firmware v1.2.3"              // 自定义

3. 主机解析流程

• 读到 iManufacturer=1 → 请求 String[1] → "MyCompany"
• 读到 iProduct=2 → 请求 String[2] → "SuperUSB Device"
• 读到 iSerialNumber=3 → 请求 String[3] → "SN123456789"
• 读到 Vendor Descriptor iCustomString=10 → 请求 String[10] → "Firmware v1.2.3"

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九、注意事项

1. 必须 UTF-16LE，即便只含英文。

2. Index=0 保留：仅返回语言 ID。

3. 长度上限：字符串 ≤ 126 个字符（255 字节 - 2 字节头）。

4. 多语言支持：一个 Index 可以对应多个语言版本。

5. 不需要的字段填 0：表示没有对应字符串。

6. 调试方法：

   • Linux → lsusb -v
   • Windows → USBView/USBlyzer
   • 抓包工具 → Beagle USB Analyzer

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十、总结

1. 字符串描述符是 USB 的“标签”机制，便于用户和系统识别设备。

2. 所有 iXXX 字段只存索引，不存字符串。

3. 索引值 → String Descriptor 表 → UTF-16LE 文本。

4. Class 扩展和厂商扩展 都可以引入更多字符串字段。

5. 实战中建议最少提供：

   • iManufacturer
   • iProduct
   • iSerialNumber
   • 再根据类规范/自定义需求扩展。

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👉 建议：如果你在做 USB Gadget/固件开发，可以先画一张 描述符树（Device → Config → Interface → Endpoint → Class Specific），把所有可能用到的 iXXX 标出来，并对应到 String Table，这样设计清晰，不容易遗漏。