CN110716831B - 一种终端、usb设备的调试系统及usb设备的调试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种终端、USB设备的调试系统及USB设备的调试方法，所述终端包括主控芯片及用于插拔USB设备的USB接口，所述主控芯片包括调试单元，所述终端还包括：枚举的第一USB HID接口；所述调试单元通过Winpcap将本地网卡与所述第一USB HID接口连接，所述第一USB HID接口与USB设备枚举的一个第二USB HID接口连接，同时实现自定义的USB HID传输协议；其中，所述自定义的USB HID传输协议为基于标准的USB HID协议，在HID报表描述符中使用厂商自定义协议。基于上述实施例的教导，通过在报表描述符中使用厂商自定义协议，能够使得USB设备只需多枚举出一个HID接口，同时实现所述自定义的USB HID传输协议，从而使得终端能够与USB设备配合，进而能够实现网络调试功能。

Description

一种终端、USB设备的调试系统及USB设备的调试方法
技术领域
本发明属于USB设备的调试领域，尤其涉及一种终端、USB设备的调试系统及USB设备的调试方法
背景技术
一般拥有网络接口的设备可通过telnet协议远程连接设备进行设备命令行操作，通过NFS等协议对设备进行文件操作，从而能够很方便地对嵌入式USB设备进行调试及维护。
然而对于USB设备来说，USB现有协议如果要在USB设备上支持网络操作调试,提高USB设备的可维护性,则需要将USB设备枚举成USB网卡设备。但是，USB设备枚举成USB网卡需要至少4个EP（Endpoint，逻辑连接点）要求，由于设备端USB EP是有限的, 增加EP个数会增加硬件成本，除使用4个EP来支持Debug功能外，设备端还要使用其他EP来实现业务功能，这对设备端的USB EP个数有更高的要求。
故，如何克服上述缺陷，使得USB设备无需将USB设备枚举成USB网卡便能够在USB设备上实现网络调试是亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种终端、USB设备的调试系统及USB设备的调试方法，本发明能够在USB设备上实现网络调试。
第一方面，本发明一实施例提供一种终端，包括主控芯片及用于插拔USB设备的USB接口，所述主控芯片包括第一调试单元，所述终端还包括：枚举的第一USB HID接口；所述第一调试单元通过Winpcap将本地网卡与所述第一USB HID接口连接，所述第一USB HID接口与USB设备枚举的一个第二USB HID接口连接，同时实现自定义的USB HID传输协议；其中，所述自定义的USB HID传输协议为基于标准的USB HID协议，在HID报表描述符中使用厂商自定义协议。
进一步地，所述终端通过所述第一调试单元对USB设备进行调试及维护，具体实现以下功能：调试界面显示，设备插拔检测、设备能力获取、设备调试及设备认证授权。
进一步地，所述设备插拔检测，具体为，第一调试单元根据预配置的USB PID 和VID信息判断USB设备是否为支持调试的USB设备；
所述设备能力获取，具体为，判断USB设备支持的调试能力的种类，所述调试能力包括：认证能力、基础功能处理能力、系统功能处理能力和应用功能处理能力；
所述设备调试，包括串口及网络调试、动态设置USB设备的MAC及IP地址、升级USB设备固件、USB设备LOG导出；
所述设备认证授权，具体为，对支持认证能力的USB设备进行认证，并在通过认证后，支持所述设备调试。
第二方面，本发明一实施例还提供一种USB设备的调试系统，包括USB设备，以及上述任一实施例提供的的终端。
进一步地，所述USB设备包括：第二调试单元和枚举的第二USB HID接口；所述第二调试单元将HID虚拟网卡与所述第二USB HID接口连接，所述第二USB HID 接口与第一 USBHID接口连接。
进一步地，所述第二调试单元响应第一调试单元的调试及维护动作，包括：调试能力确认、认证确认、基础功能处理、系统功能处理和应用功能处理。
进一步地，所述USB设备的调试系统还包括认证服务器。
第三方面，本发明一实施例还提供一种USB设备的调试方法，应用于上述任一实施例提供的USB设备的调试系统，包括：
响应于终端下发的打开网络功能请求，加载HID虚拟网卡驱动，生成HID虚拟网卡；
接收终端下发的网络包，并将所述网络包发送到所述HID虚拟网卡；
将从HID虚拟网卡接收的网络包通过第二USB HID接口发送到终端，以使所述网络包能通过Winpacp发送到本地网卡。
进一步地，在所述接收终端下发的网络包，并将所述网络包发送到HID虚拟网卡之前，还包括：
响应于终端下发的设置MAC地址的请求，设置所述HID虚拟网卡的MAC地址；
响应于DHCP分配IP或设置静态IP地址请求，使能udhcp获取HID虚拟网卡的IP地址，或设置静态IP地址到HID地址到虚拟网卡，以使终端根据HID虚拟网卡的MAC地址和IP地址关联所述USB设备。
进一步地，所述USB设备的调试方法，还包括：
响应于终端下发的认证数据获取请求，生成一段随机数据原文，并使用公钥对该段数据进行加密；
响应于终端下发的认证数据确认请求，使用公钥对加密数据进行解密，并验证解密数据是否为所述随机数据原文，若是，则通过认证。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明实施例提供的一种终端，包括主控芯片及用于插拔USB设备的USB接口，所述主控芯片包括第一调试单元，所述终端还包括：枚举的第一USB HID接口；所述第一调试单元通过Winpcap将本地网卡与所述第一USB HID接口连接，所述第一USB HID接口与USB设备枚举的一个第二USB HID接口连接，同时实现自定义的USB HID传输协议；其中，所述自定义的USB HID传输协议为基于标准的USB HID协议，在HID报表描述符中使用厂商自定义协议。基于上述实施例的教导，通过在报表描述符中使用厂商自定义协议，能够使得USB设备只需多枚举出一个HID接口，同时实现所述自定义的USB HID传输协议，从而使得终端能够与USB设备配合，进而能够实现网络调试功能。
附图说明
图1为本发明第一实施例提供的一种终端的结构示意图；
图2为本发明第一实施例提供的USB设备的插入及认证过程；
图3为本发明第二实施例提供的USB设备的调试系统框图；
图4为本发明第二实施例提供的第二调试单元和第一调试单元的功能图；
图5为本发明第三实施例提供的USB设备的调试方法流程图；
图6为本发明第三实施例提供的USB设备的调试方法的又一流程图；
图7为本发明第三实施例提供的USB设备的调试方法流程总图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
本发明第一实施例：
参阅图1，一种终端，包括主控芯片及用于插拔USB设备的USB接口，所述主控芯片包括第一调试单元，所述终端还包括：枚举的第一USB HID接口；所述第一调试单元通过Winpcap将本地网卡与所述第一USB HID接口连接，所述第一USB HID接口与USB设备枚举的一个第二USB HID接口连接，同时实现自定义的USB HID传输协议；其中，所述自定义的USBHID传输协议为基于标准的USB HID协议，在HID报表描述符中使用厂商自定义协议。
在具体的实施例中，所述终端为具有显示和数据处理能力的设备，例如PC机；所述USB设备为嵌入式USB设备。
所述第一调试单元为运行在终端的调试软件，以下均将调试软件称为第一调试单元。
用户可通过所述第一调试单元对嵌入式USB设备进行调试及维护，具体实现以下功能：调试界面显示，设备插拔检测、设备能力获取、设备调试及设备认证授权。
所述调试界面可显示的内容包括：固件版本号、设备硬件ID等设备基本信息、可使能串口及网络调试功能控件、动态设置设备MAC及IP地址控件、升级设备固件控件和导出设备LOG控件等。
所述设备插拔检测，具体为， USB调试单元根据预配置的USB PID 和VID信息判断USB设备是否为支持调试的USB设备；
所述设备能力获取，具体为，判断设备支持的调试能力的种类，所述调试能力包括：认证能力、基础功能处理能力、系统功能处理能力和应用功能处理能力；其中，自定义的USB HID传输协议通过定义不同的能力集来定义USB设备支持调试能力的种类。通过定义不同的能力集，第一调试单元（运行在终端的调试软件）实现可以统一、USB设备实现可以差异化，第一调试单元可以根据USB设备支持的不同能力，判断是否对USB设备进行认证、显示是否支持网络调试功能、显示是否支持升级功能等。
所述设备调试，包括串口及网络调试、动态设置USB设备的MAC及IP地址、升级USB设备固件、USB设备LOG导出。
所述设备认证授权，具体为，对支持认证能力的USB设备进行认证，并在通过认证后，支持所述设备调试。即，若USB设备支持认证能力，则必须进行认证过程，USB设备只有通过认证，才会支持设备调试。通过认证授权，可有效保证USB设备的安全性，防止设备信息被非法获取。
参阅图2，图2为USB设备的插入及认证过程，具体的，包括如下步骤；
第一调试单元通过USB PID 和VID信息识别插入的USB设备是否为第一调试单元支持的USB设备；
第一调试单元向USB设备发送获取设备基本信息及调试能力请求，USB设备返回设备的基本信息及调试能力；所设设备指的是USB设备；
第一调试单元向USB设备发送认证数据获取请求，USB设备生成一段随机数据原文，并使用公钥对该所述随机数据原文进行加密，并将公钥加密数据返回第一调试单元；
第一调试单元向认证服务器发起认证请求，认证服务器使用私钥对数据进行解码，并使用私钥进行加密，并将私钥加密数据返回第一调试单元；
第一调试单元向USB设备发起认证数据确认请求，使用公钥对加密数据进行解密，验证解密数据是否为随机数据原文，若果是，则通过认证；
第一调试单元将USB设备加入检测的设备列表，并显示设备的基本信息。
所述在HID报表描述符中使用厂商自定义协议，具体的，定义一套USB HID 传输协议，reportID为C8，将所述自定义的USB HID协议命名为RC8，其具体结构如下：
0 1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| RID = 0xC8 | Flags | Index | Length | à RC8Protocol HDR
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| RC8 Message Header |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
…… ……
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| RC8 Message Body |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
其中，RID（1Byte）：固定为0xC8，与report ID相对应，如果不为该值则说明该数据不符合RC8协议，可能数据传输已经发生了异常。
Flags（1Byte）：标识数据传输本身的特定状态或事件。
UID（BIT 7-3）：User ID，本消息的使用者ID，如基本功能模块，系统功能模块，升级模块等。
ENC（BIT 2）：加密标志位，表示该消息是否需要加密。
END（BIT 1）：结束标志位，消息拆分多次传输中表示该消息是最后一条。
END（BIT 0）：开始标志位，消息拆分多次传输中表示该消息是第一条。
Size（2Byte）：表示，Index（BIT 15-10）：一次传输数据量有限，消息拆分多次传输中表示传输的次序。Length（BIT 9-0）：表示消息拆分多次传输总的数据量大小。
RC8 Message Header 定义：
typedef struct
{
unsigned short message; /*message id*/
unsigned short session; /*section id*/
unsigned short size; /*size except header*/
unsigned short flags; /*user flags*/
unsigned int wparam;
unsigned int lparam;
}RC8_HDR;
RC8 Message Body定义：
Body根据message的不同实现不同的定义，如获取版本信息的RC8 Message Body定义如下：
typedef struct
{
char hw[48]; /*firmware version*/
short hid; /*hw id*/
short sid; /*sw id*/
char rom[64]; /*firmware version*
……
}COM_Version;
基于上述实施例的教导，通过在报表描述符中使用厂商自定义协议，能够使得USB设备只需多枚举出一个HID接口，同时实现所述自定义的USB HID传输协议，从而使得终端能够与USB设备配合，进而能够实现网络调试功能。
本发明的第二实施例：
参阅图3，一种USB设备的调试系统，包括USB设备，以及上述第一实施例提供的终端。
其中，所述USB设备包括：第二调试单元和枚举的第二USB HID接口；所述第二调试单元将HID虚拟网卡与所述第二USB HID接口连接，所述第二USB HID 接口与第一 USB HID接口连接。
即，通过第一USB HID接口和第二USB HID接口将终端的本地网卡和USB设备的HID虚拟网卡连接起来。
请参阅图4，所述第二调试单元响应第一调试单元的调试及维护动作，包括：设备调试能力确认、设备认证确认、设备基础功能处理、设备系统功能处理和设备系统应用功能处理。具体的，
所述设备调试能力确认：设备端定义自身支持的能力集，如是否支持设备认证，是否支持设备基础功能处理，是否支持设备系统功能处理，是否支持设备特定的应用功能处理等。
所述设备认证确认：如果设备端支持认证能力，则必须通过认证服务器认证，才能使能设备调试，否则不使能。
所述设备基础功能处理：处理设备定义的基本功能，如获取设备的固件版本号、硬件ID信息、LOG导出。
所述设备系统处理：设备定义的系统功能，如开启网络功能，开启串口功能，执行系统Shell命令，系统升级功能，系统文件操作等。
所述设备系统应用功能处理：处理设备定义的特定应用功能，如音频模块功能，视频模块功能，不同应用可扩展实现。
其中，所述设备指的是USB设备。
USB设备的插入及认证过程，具体的，包括如下步骤；
第一调试单元通过USB PID 和VID信息识别插入的USB设备是否为第一调试单元支持的USB设备；
第一调试单元向USB设备发送获取设备基本信息及调试能力请求，USB设备返回设备的基本信息及调试能力；其中，所述设备指的是USB设备。
第一调试单元向USB设备发送认证数据获取请求，USB设备生成一段随机数据原文，并使用公钥对该所述随机数据原文进行加密，并将公钥加密数据返回第一调试单元；
第一调试单元向认证服务器发起认证请求，认证服务器使用私钥对数据进行解码，并使用私钥进行加密，并将私钥加密数据返回第一调试单元；
第一调试单元向USB设备发起认证数据确认请求，使用公钥对加密数据进行解密，验证解密数据是否为随机数据原文，若果是，则通过认证；
第一调试单元将USB设备加入检测的设备列表，并显示设备的基本信息。
所述基础功能处理：处理USB设备定义的基本功能，如获取设备的固件版本号，硬件ID信息，Log 导出功能等。
所述系统功能处理：处理USB设备定义的系统功能，如开启网络功能，开启串口功能，执行系统Shell命令，系统升级功能，系统文件操作等。
所述应用功能处理：处理USB设备定义的特定应用功能，如音频模块功能，视频模块功能，不同应用可扩展实现。
基于上述实施例的教导，通过将USB设备的HID虚拟网卡与终端的本地网卡相连，从而使得终端能够与USB设备配合，进而能够实现网络调试功能。
此外，通过第一调试单元实现调试界面显示，设备插拔检测、设备能力获取、设备调试及设备认证授权等功能，使得能够更好的对嵌入式USB设备进行调试及维护。
本发明的第三实施例：
请参阅图5，本发明一实施例还提供一种USB设备的调试方法，应用于上述任一实施例提供的USB设备的调试系统，包括：
S102、响应于终端下发的打开网络功能请求，加载HID虚拟网卡驱动，生成HID虚拟网卡；
S103、接收终端下发的网络包，并将所述网络包发送到所述HID虚拟网卡；
S104、将从HID虚拟网卡接收的网络包通过第二USB HID接口发送到终端，以使所述网络包能通过Winpacp发送到本地网卡。
其中，所述终端为具有显示和数据处理的设备，例如为PC机。
在本发明实施例中，通过生成HID虚拟网卡，并通过USB HID接口实现终端的本地网卡与USB设备的HID虚拟网卡之间的数据通信，从而使得终端能够与USB设备配合，进而实现网络调试。
请参阅图6-7，在其中，在所述接收终端下发的网络包，并将所述网络包发送到HID虚拟网卡之前，还包括：
S101、响应于终端下发的设置MAC地址的请求，设置所述HID虚拟网卡的MAC地址；
S102、响应于DHCP分配IP或设置静态IP地址请求，使能udhcp获取HID虚拟网卡的IP地址，或设置静态IP地址到HID地址到虚拟网卡，以使终端根据HID虚拟网卡的MAC地址和IP地址关联所述USB设备。
在其中一种优选的实施例中，所述USB设备的调试方法，还包括：
响应于终端下发的认证数据获取请求，生成一段随机数据原文，并使用公钥对该段数据进行加密；
响应于终端下发的认证数据确认请求，使用公钥对加密数据进行解密，并验证解密数据是否为所述随机数据原文，若是，则通过认证。
在本发明实施例中，通过使USB设备通过认证才实现调试功能，能够保证USB设备数据的安全性，防止USB设备的信息被非法获取。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种终端，包括主控芯片及用于插拔USB设备的USB接口，所述主控芯片包括第一调试单元，其特征在于，所述终端还包括：枚举的第一USB HID接口；所述第一调试单元通过Winpcap将本地网卡与所述第一USB HID接口连接，所述第一USB HID接口与USB设备枚举的一个第二USB HID接口连接，同时实现自定义的USB HID传输协议；其中，所述自定义的USBHID传输协议为基于标准的USB HID协议，在HID报表描述符中使用厂商自定义协议；其中，所述自定义的USB HID传输协议包括：用于标识数据是否符合所述自定义的USB HID传输协议的RID、用于标识数据传输本身的特定状态或事件的Flags、用于标识消息拆分多次传输时传输次序的Index、用于标识消息拆分多次传输时总数据量大小的Length、报文头以及消息体。
2.根据权利要求1所述的终端，其特征在于，所述终端通过所述第一调试单元对USB设备进行调试及维护，具体实现以下功能：调试界面显示，设备插拔检测、设备能力获取、设备调试及设备认证授权。
3.根据权利要求2所述的终端，其特征在于，
所述设备插拔检测，具体为，第一调试单元根据预配置的USB PID 和VID信息判断USB设备是否为支持调试的USB设备；
所述设备能力获取，具体为，判断USB设备支持的调试能力的种类，所述调试能力包括：认证能力、基础功能处理能力、系统功能处理能力和应用功能处理能力；
所述设备调试，包括串口及网络调试、动态设置USB设备的MAC及IP地址、升级USB设备固件、USB设备LOG导出；
所述设备认证授权，具体为，对支持认证能力的USB设备进行认证，并在通过认证后，支持所述设备调试。
4.一种USB设备的调试系统，其特征在于，包括USB设备，以及如权利要求1-3任一项所述的终端。
5.根据权利要求4所述的USB设备的调试系统，其特征在于，所述USB设备包括：第二调试单元和枚举的第二USB HID接口；所述第二调试单元将HID虚拟网卡与所述第二USB HID接口连接，所述第二USB HID 接口与第一 USB HID接口连接。
6.根据权利要求5所述的USB设备的调试系统，其特征在于，所述第二调试单元响应第一调试单元的调试及维护动作，包括：调试能力确认、认证确认、基础功能处理、系统功能处理和应用功能处理。
7.根据权利要求6所述的USB设备的调试系统，其特征在于还包括认证服务器。
8.一种USB设备的调试方法，应用于权利要求4-7任一项所述的USB设备的调试系统，其特征在于，包括：
响应于终端下发的打开网络功能请求，加载HID虚拟网卡驱动，生成HID虚拟网卡；
接收终端下发的网络包，并将所述网络包发送到所述HID虚拟网卡；
将从HID虚拟网卡接收的网络包通过第二USB HID接口发送到终端，以使所述网络包能通过Winpacp发送到本地网卡。
9.根据权利要求8所述的USB设备的调试方法，其特征在于，在所述接收终端下发的网络包，并将所述网络包发送到HID虚拟网卡之前，还包括：
响应于终端下发的设置MAC地址的请求，设置所述HID虚拟网卡的MAC地址；
响应于DHCP分配IP或设置静态IP地址请求，使能udhcp获取HID虚拟网卡的IP地址，或设置静态IP地址到HID地址到虚拟网卡，以使终端根据HID虚拟网卡的MAC地址和IP地址关联所述USB设备。
10.根据权利要求9所述的USB设备的调试方法，其特征在于，还包括：
响应于终端下发的认证数据获取请求，生成一段随机数据原文，并使用公钥对该段数据进行加密；
响应于终端下发的认证数据确认请求，使用公钥对加密数据进行解密，并验证解密数据是否为所述随机数据原文，若是，则通过认证。
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