Linux gadget 模拟触控屏 支持多点触控
通过gadget命令行生成hid设备
下面xxx自己根据需要修改，例如VID,PID，产品名称
const char *INSTALL_GADGET_CMDS[] = {
"modprobe libcomposite",
"mkdir /sys/kernel/config/usb_gadget/g1",
"echo 'xxx' > /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/idVendor",
"echo 'xxx' > /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/idProduct",
"mkdir /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/strings/0x409", // 设备信息目录
"echo 'xxx' > /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/strings/0x409/serialnumber", // 产品序列号
"echo 'xxx' > /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/strings/0x409/manufacturer", // 产品制造商
"echo 'xxx' > /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/strings/0x409/product", // 产品名字
"mkdir /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/configs/c.1", // 配置目录
"mkdir /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/configs/c.1/strings/0x409",
"echo 'config' > /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/configs/c.1/strings/0x409/configuration",
"echo 0x80 > /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/configs/c.1/bmAttributes",
"echo 100 > /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/configs/c.1/MaxPower",
// 下面这些functions下的目配置都是接口描述符配置，一个目录是一个接口
// Touchscreen
"mkdir -p /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/functions/hid.usb0", // 功能描述
"echo 1 > /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/functions/hid.usb0/subclass",
"echo 0 > /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/functions/hid.usb0/protocol",
"echo 12 > /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/functions/hid.usb0/report_length", // hid report max size
"echo '050d0904a1018501050d0922a102050d9501750609511500253f810209422501750195018102750195018103050195017510550e65110930260040350046a6148142093126004046a40b8142c0050d0922a102050d9501750609511500253f810209422501750195018102750195018103050195017510550e65110930260040350046a6148142093126004046a40b8142c0050d0954257f95017508810285020955250a75089501b102c0' | xxd " XXD_ARGS " > /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/functions/hid.usb0/report_desc", // hid desc
"ln -s /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/functions/hid.usb0 /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/configs/c.1", // 关联配置和功能文件
"ls /sys/class/udc > /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/UDC", // 启动设备
};
const char *UNINSTALL_GADGET_CMDS[] = {
"echo '' > /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/UDC",
"rm /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/configs/c.1/hid.usb0",
"rmdir /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/configs/c.1/strings/0x409",
"rmdir /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/configs/c.1",
"rmdir /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/functions/hid.usb0",
"rmdir /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/strings/0x409",
"rmdir /sys/kernel/config/usb_gadget/g1",
};
里面很长的那个字符串，是hid报告描述符，下面详细讲。
hid报告描述符
把上面hid报告描述符贴到 https://www.usbzh.com/tool/usb.html，可以分析出结构，我已经在关键位置加了注释。
0x05, 0x0D, // Usage Page (Digitizer)
0x09, 0x04, // Usage (Touch Screen)//触控屏
0xA1, 0x01, // Collection (Application)//每一个collection相当于c++里面的花括号，里面是一个集合
0x85, 0x01, // Report ID (1)
0x05, 0x0D, // Usage Page (Digitizer)
0x09, 0x22, // Usage (Finger)
//下面是一个触控点的数据包，也就是第一个手指
0xA1, 0x02, // Collection (Logical)//这里主要描述到时候上报数据的数据格式，例如触控id/坐标xy,占用几个bit这些信息
0x05, 0x0D, // Usage Page (Digitizer)
0x95, 0x01, // Report Count (1) 一段
0x75, 0x06, // Report Size (6)每段占用6个bit
0x09, 0x51, // Usage (Contact Identifier)每个触控点的触控ID
0x15, 0x00, // Logical Minimum (0)最小值
0x25, 0x3F, // Logical Maximum (63)最大值
0x81, 0x02, // Input (Data,Var,Abs,No Wrap,Linear,Preferred State,No Null Position) 需要用户输出
0x09, 0x42, // Usage (Tip Switch)这个点是按下还是松开
0x25, 0x01, // Logical Maximum (1) 最大值1，前面定义了最小是0
0x75, 0x01, // Report Size (1)每段占用1bit
0x95, 0x01, // Report Count (1)一段
0x81, 0x02, // Input (Data,Var,Abs,No Wrap,Linear,Preferred State,No Null Position) 需要用户输入
0x75, 0x01, // Report Size (1) 每段占用1bit
0x95, 0x01, // Report Count (1)一段
0x81, 0x03, // Input (Const,Var,Abs,No Wrap,Linear,Preferred State,No Null Position) const值，需要用户输入
//上面 6+1+1刚好一个byte
0x05, 0x01, // Usage Page (Generic Desktop Ctrls)
0x95, 0x01, // Report Count (1)一段
0x75, 0x10, // Report Size (16)每段占用16bit
0x55, 0x0E, // Unit Exponent (-2)
0x65, 0x11, // Unit (System: SI Linear, Length: Centimeter)
0x09, 0x30, // Usage (X)x坐标
0x26, 0x00, 0x40, // Logical Maximum (16384)
0x35, 0x00, // Physical Minimum (0)
0x46, 0xA6, 0x14, // Physical Maximum (5286)
0x81, 0x42, // Input (Data,Var,Abs,No Wrap,Linear,Preferred State,Null State)用户输入
0x09, 0x31, // Usage (Y)y坐标
0x26, 0x00, 0x40, // Logical Maximum (16384)
0x46, 0xA4, 0x0B, // Physical Maximum (2980)
0x81, 0x42, // Input (Data,Var,Abs,No Wrap,Linear,Preferred State,Null State)用户输入
//上面是xy坐标，每个占用2byte
0xC0, // End Collection
//下面也是一个触控点的数据包，也就是第二个手指，可以定义多个手指，这里只会影响一次发送给主机多少个数据，不影响多点触控
//如果你10点同时触控，定义了两个手指，就会2-2-2-2-2发5次包，每次发两个手指，不影响多点触控
0x05, 0x0D, // Usage Page (Digitizer)
0x09, 0x22, // Usage (Finger)
0xA1, 0x02, // Collection (Logical)
0x05, 0x0D, // Usage Page (Digitizer)
0x95, 0x01, // Report Count (1)
0x75, 0x06, // Report Size (6)
0x09, 0x51, // Usage (0x51)
0x15, 0x00, // Logical Minimum (0)
0x25, 0x3F, // Logical Maximum (63)
0x81, 0x02, // Input (Data,Var,Abs,No Wrap,Linear,Preferred State,No Null Position)
0x09, 0x42, // Usage (Tip Switch)
0x25, 0x01, // Logical Maximum (1)
0x75, 0x01, // Report Size (1)
0x95, 0x01, // Report Count (1)
0x81, 0x02, // Input (Data,Var,Abs,No Wrap,Linear,Preferred State,No Null Position)
0x75, 0x01, // Report Size (1)
0x95, 0x01, // Report Count (1)
0x81, 0x03, // Input (Const,Var,Abs,No Wrap,Linear,Preferred State,No Null Position)
0x05, 0x01, // Usage Page (Generic Desktop Ctrls)
0x95, 0x01, // Report Count (1)
0x75, 0x10, // Report Size (16)
0x55, 0x0E, // Unit Exponent (-2)
0x65, 0x11, // Unit (System: SI Linear, Length: Centimeter)
0x09, 0x30, // Usage (X)
0x26, 0x00, 0x40, // Logical Maximum (16384)
0x35, 0x00, // Physical Minimum (0)
0x46, 0xA6, 0x14, // Physical Maximum (5286)
0x81, 0x42, // Input (Data,Var,Abs,No Wrap,Linear,Preferred State,Null State)
0x09, 0x31, // Usage (Y)
0x26, 0x00, 0x40, // Logical Maximum (16384)
0x46, 0xA4, 0x0B, // Physical Maximum (2980)
0x81, 0x42, // Input (Data,Var,Abs,No Wrap,Linear,Preferred State,Null State)
0xC0, // End Collection
//下面是其他信息，安卓主机不需要这些信息也能正常多点触控，可是windows主机就一定需要这些
0x05, 0x0D, // Usage Page (Digitizer)
0x09, 0x54, // Usage (Contact Count)//这一帧总共多少个触控点
0x25, 0x7F, // Logical Maximum (127)
0x95, 0x01, // Report Count (1)
0x75, 0x08, // Report Size (8)8bit
0x81, 0x02, // Input (Data,Var,Abs,No Wrap,Linear,Preferred State,No Null Position)需要用户输入
0x85, 0x02, // Report ID (2)
0x09, 0x55, // Usage (Contact Count Maximum)//最大支持多少点触控，这个很重要，没有这个你发多少个点去windows都不响应
0x25, 0x0A, // Logical Maximum (10)
0x75, 0x08, // Report Size (8)8bit
0x95, 0x01, // Report Count (1)
0xB1, 0x02, // Feature (Data,Var,Abs,No Wrap,Linear,Preferred State,No Null Position,Non-volatile) 特性描述，这个下面详细分析
0xC0, // End Collection
// 171 bytes
发送数据
按照上面的报告描述符，我们上报触控点的数据应该如下
buf[0]：报告ID
buf[1]：第一点ID(低6位) + 第一点触摸状态(bit 6)：有触摸为1，无触摸为0，bit7不用管
buf[2]：第一点X坐标低8位
buf[3]：第一点X坐标高8位
buf[4]：第一点Y坐标低8位
buf[5]：第一点Y坐标高8位
buf[6]：第二点ID + 第二点触摸状态：有触摸为1，无触摸为0
buf[7]：第二点X坐标低8位
buf[8]：第二点X坐标高8位
buf[9]：第二点Y坐标低8位
buf[10]：第二点Y坐标高8位
buf[11]：第一个报告最后一个字节表示有效的触摸点数（包含按下状态和第一次松开），其他报告最后一个字节为0
可以看到这个buf长度12，也就是我们上面gadget配置的，这两个要对应，不然HID交互会异常
"echo 12 > /sys/kernel/config/usb_gadget/g1/functions/hid.usb0/report_length", // hid report max size
Windows支持多点触控
对于Windows支持多点触控，官网有详细描述：
https://learn.microsoft.com/zh-cn/windows-hardware/design/component-guidelines/touchscreen-required-hid-top-level-collections
所以最大触摸点数量的特性报告是必须要的
可是按上面报告描述符写了Contact Count Maximum，逻辑最大值10，windows还是不支持多点响应
0x25, 0x0A, // Logical Maximum (10)
通过Bus Hound抓包分析，左边是增加Contact Count Maximum描述的，右边是没有Contact Count Maximum描述的，
左边主机会发送一个GET REPORT包给设备，设备回复了00 00。
我猜测逻辑是：设备报告描述符里面有最大支持点数特性，所以主机询问设备支持多少点，设备需要回复值。可是我们设备回复了0，所以就不支持多点了，单点都不支持了。
找了个正常支持多点触控的平台，抓出来包如下，别人真的回复了02 0a，02就是报告ID，0a就是10点触控。证实了我的猜想。
如何发送这个最大支持点数？
由于我的代码使用的是命令行 gadget初始化设备，网上找了很久都没找到应用层如何设置这个回复包。
最后是在kernel代码里面，这个文件找到了回复逻辑
可以看到hid收到 HID_REQ_GET_REPORT 包后，直接回复了个全0的包。我不知道为什么kernel的逻辑这样写。
尝试把这里改成回复 02 0a，主机就响应多点了！！！
但是肯定不能直接这样改，现在定位到问题了，就是这个包如何回复，如何能在应用层回复。
继续研究，有知道的朋友可以评论区提点下。
原文地址：https://blog.csdn.net/JCYAO_/article/details/142648693
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