第14章
字符串描述符：超市招牌信息

超市一般都会有一个招牌，设计足够好的招牌能够给顾客留下深刻的印象，从而达到期望的品牌推广效果。例如，我可以开一家名为“龙虎”的超市。但是在具体设计时，还要考虑到区域因素，如果在国外开超市，还应该取一个英文名字。同样的道理，字符串描述符相当于设备的招牌，当设备第一次连接主机时，招牌名称通常就会像图8.6那样弹出来，有所不同的是，字符串描述符是可选的。

我们可以总结出超市招牌的两个特点：其一，招牌肯定有一个主要名称；其二，不同招牌使用的语种可能会不一样。字符串描述符同样具备这两个特点，所以它对应有两个描述符（结构相同）。表示语种的字符串描述符如表14.1所示。

字符串描述符的第1个字段仍然代表总的字节长度，第2个字段代表描述符的种类（此处应为0x03，见表13.3），接下来是表示语种的语言标识符（Language Identifier, LANGID），每种LANGID由两个字节构成，一个字符串描述符可以支持多个LANGID，所有可以使用的LANGID被定义在单独的LANGIDs文档中，已定义的部分LANGID如表14.2所示。

例如，0x0804代表 汉语-中华人民共和国 ，0x0409代表 英语-美国 。清单12.2中的Joystick_StringLangID数组就是代表语种的字符串描述符。很明显，定义的语言是“英语-美国（0x0409）”，这个16位二进制数字同样3次出现在表13.5中，也就意味着使用“英语-美国”语种来解析从设备获得的字符串流（Unicode编码），而具体的字符串流则被定义在另一个字符串描述符中，其结构如表14.3所示。

表14.3中的bString字段为设备实际返回的字符串流，用户可以自定义长度（取决于bLength字段），清单12.2中定义的Joystick_StringVendor、Joystick_StringProduct、Joystick_StringSerial数组分别保存了厂商、产品、设备序列号的字符串信息，所以表13.5中的iManufacturer与iProduct字段分别显示了“STMicroelectronics”与“STM32 Joystick”。

细心的读者可能会问，为什么iSerialNumber字段不显示“STM32”呢？问得好！前文已经提过，Joystick_StringSerial数组并没有被关键字const修饰，所以数组数据是可以被修改的。设备在上电启动时会首先调用Joystick_init函数进行初始化（现阶段只需要知道是这样就行了，后续还会全面梳理初始化流程），该函数被定义在usb_prop.c源文件中，如清单14.1所示。

可以看到，在Joystick_init函数一开始就调用了Get_SerialNum函数，该函数定义在hw_config.c源文件中，如清单14.2所示。

每一片STM32单片机的唯一96位ID存放的地址为ID1（0x1FFFF7AC）、ID2（0x1FFFF7B0）、ID3（0x1FFFF7B4），每一个地址存放32位二进制数字。Get_SerialNum函数从中取出并计算出48位二进制（12位十六进制）数字后，将每一位十六进制数字转换为相应的Unicode并填充到Joystick_StringSerial数组，这是由IntToUnicode函数实现的。十六进制数字转换为ASCII的原理如图14.1所示（补0就是相应的Unicode），此处不再赘述。

第一次调用IntToUnicode函数时将其中8位十六进制数字进行转换，它被填充到Joystick_StringSerial数组索引为2的位置（原来字符“S”对应的索引），由于每个Unicode对应两个字符（ASCII补0），所以剩下4位十六进制数字对应的Unicode被填充到Joystick_StringSerial数组索引为18（8×2+2）的位置。

那为什么将清单12.2中设备描述符中的iManufacturer、iProduct、iSerialNumber字段分别设置为1、2、3后，表13.5中就会出现对应的字符串呢？我们从清单14.1可以看到，其中定义了一个ONE_DESCRIPTOR类型的数组String_Descriptor，而ONE_DESCRIPTOR是一个定义在usb_core.h头文件中的结构体类型，如清单14.2所示。

从清单14.3中可以看到，ONE_DESCRIPTOR结构体包含了指向描述符数组数据的指针（首地址）与描述符数据的字节长度，它们能够唯一确定字符串的来源，而数组String_Descriptor分别使用Joystick_StringLangID、Joystick_StringVendor、Joystick_StringProduct、Joystick_StringSerial字符串描述符数组的名称（首地址）与字节长度进行了初始化，我们在设备描述符中设置的iManufacturer、iProduct、iSerialNumer字段分别对应String_Descriptor数组中的索引。

在讨论总线枚举过程时提过，字符串描述符是可选的，如果设备没有字符串描述符，相应的索引值必须为0。主机通常分两个步骤获取字符串描述符，首先从设备获取索引值为0（String_Descriptor数组中LANGID的索引号）对应的字符串描述符，也就是获得设备支持的语种（可以是多个语种），然后主机再次向设备获取其他索引值不为0的字符串描述符，并使用选择的语种进行字符串流的解析。表14.4给出了游戏操纵杆设备的字符串描述符信息。