传感器 HID 类驱动程序

项目
01/11/2024

从 Windows 8 开始，Windows 操作系统包括一个内置传感器 HID 类驱动程序 (SensorsHIDClassDriver.dll) ，它支持使用 HID 传输进行通信的 11 种传感器类型。

下面是支持的传感器列表：

加速计 3D
环境光
环境温度
气压
指南针 3D
设备方向
陀螺仪 3D
湿度
测斜仪 3D
状态
邻近帮助

下图描绘了从两个传感器应用程序到驱动程序堆栈，最后到硬件本身的来回数据流。

客户端传感器体系结构。

支持自定义传感器

除了前面列表中介绍的 11 个传感器外，类驱动程序还支持 Custom 类。此类允许传感器制造商集成上一个列表中未找到的设备：例如，一氧化碳传感器。自定义传感器将自身作为具有唯一属性的自定义设备呈现给传感器 API。

体系结构和概述

如果要为兼容传感器创建固件，则需要基本了解类驱动程序支持的 I/O 模型。

传感器将功能报告或输入报告发送到 HID 类驱动程序。将发送功能报告以响应来自驱动程序的请求。此报表包含属性数据，包括传感器的更改敏感度设置、报告间隔和报告状态。输入报告是按请求发送的，也可以异步发送以响应事件。此报表包含实际的传感器数据。例如，对于加速计，报表包含沿 x 轴、y 轴和 z 轴) 的 G 力。
HID 类驱动程序将功能报告发送到传感器。例如，当应用程序请求新的更改敏感度或报告间隔时，驱动程序会将这些值打包到功能报表中，并使用此报告将请求发送到传感器的固件。

下图演示了 I/O 模型：

i/o 模型。

示例报告描述符

如果传感器支持类驱动程序原生的七个类别之一，则其固件需要支持特定功能和输入报告。功能报告包括传感器的当前报告状态、状态、更改敏感度和报告间隔 (，以及) 的其他可能属性。输入报告包含传感器读数：对于开关为 True 或 False，对于加速计为 G 力值，对于环境光传感器为 LUX。

示例加速计功能报告

下面的代码示例显示了加速计的 HID 功能报告。请注意此报表的自我描述性。它包括最小值和最大值以及单个字段的计数和大小。

//feature reports (xmit/receive)
    HID_USAGE_PAGE_SENSOR,
    HID_USAGE_SENSOR_PROPERTY_REPORTING_STATE,
    HID_LOGICAL_MIN_8(0x00),                   //LOGICAL_MINIMUM (0) 
    HID_LOGICAL_MAX_8(0xFF),             //LOGICAL_MAXIMUM (255) 
    HID_REPORT_SIZE(8),
    HID_REPORT_COUNT(1),
    HID_FEATURE(Data_Var_Abs),

    HID_USAGE_SENSOR_PROPERTY_SENSOR_STATUS,
    HID_LOGICAL_MIN_8(0x00),                   //LOGICAL_MINIMUM (0) 
    HID_LOGICAL_MAX_8(0xFF),             //LOGICAL_MAXIMUM (255) 
    HID_REPORT_SIZE(8),
    HID_REPORT_COUNT(1),
    HID_FEATURE(Data_Var_Abs),

    HID_USAGE_SENSOR_PROPERTY_CHANGE_SENSITIVITY_ABS,
    HID_LOGICAL_MIN_8(0x00),                   //LOGICAL_MINIMUM (0) 
    HID_LOGICAL_MAX_16(0xFF,0xFF), //LOGICAL_MAXIMUM (65535) 
    HID_REPORT_SIZE(16),
    HID_REPORT_COUNT(1),
    HID_USAGE_SENSOR_UNITS_G,
    HID_UNIT_EXPONENT(0xE), 
    HID_FEATURE(Data_Var_Abs),

    HID_USAGE_SENSOR_PROPERTY_REPORT_INTERVAL,
    HID_LOGICAL_MIN_8(0x00),                   //LOGICAL_MINIMUM (0) 
    HID_LOGICAL_MAX_32(0xFF,0xFF,0xFF,0xFF), //LOGICAL_MAXIMUM (4294967295) 
    HID_REPORT_SIZE(32),
    HID_REPORT_COUNT(1),
    HID_USAGE_SENSOR_UNITS_MILLISECOND,
    HID_UNIT_EXPONENT(0), 
    HID_FEATURE(Data_Var_Abs),

示例加速计输入报告

下面的代码示例演示同一设备的 HID 输入报告。同样，请注意此报表中字段的自我描述性。

//input reports (transmit)
    HID_USAGE_PAGE_SENSOR,
    HID_USAGE_SENSOR_STATE,
    HID_LOGICAL_MIN_8(0x00),                   //LOGICAL_MINIMUM (0) 
    HID_LOGICAL_MAX_8(0xFF),             //LOGICAL_MAXIMUM (255) 
    HID_REPORT_SIZE(8),
    HID_REPORT_COUNT(1),
    HID_INPUT(Data_Var_Abs),

    HID_USAGE_SENSOR_EVENT,
    HID_LOGICAL_MIN_8(0x00),                   //LOGICAL_MINIMUM (0) 
    HID_LOGICAL_MAX_8(0xFF),             //LOGICAL_MAXIMUM (255) 
    HID_REPORT_SIZE(8),
    HID_REPORT_COUNT(1),
    HID_INPUT(Data_Var_Abs),

    HID_USAGE_SENSOR_DATA_MOTION_ACCELERATION_X_AXIS,
    HID_LOGICAL_MIN_16(0x01,0x80),             //    LOGICAL_MINIMUM (-32767) 
    HID_LOGICAL_MAX_16(0xFF,0x7F),             //    LOGICAL_MAXIMUM (32767)
    HID_REPORT_SIZE(16), 
    HID_REPORT_COUNT(1), 
    HID_USAGE_SENSOR_UNITS_G,
    HID_UNIT_EXPONENT(0xE), 
    HID_INPUT(Data_Var_Abs),

    HID_USAGE_SENSOR_DATA_MOTION_ACCELERATION_Y_AXIS,
    HID_LOGICAL_MIN_16(0x01,0x80),             //    LOGICAL_MINIMUM (-32767) 
    HID_LOGICAL_MAX_16(0xFF,0x7F),             //    LOGICAL_MAXIMUM (32767)
    HID_REPORT_SIZE(16), 
    HID_REPORT_COUNT(1), 
    HID_USAGE_SENSOR_UNITS_G,
    HID_UNIT_EXPONENT(0xE), 
    HID_INPUT(Data_Var_Abs),

    HID_USAGE_SENSOR_DATA_MOTION_ACCELERATION_Z_AXIS,
    HID_LOGICAL_MIN_16(0x01,0x80),             //    LOGICAL_MINIMUM (-32767) 
    HID_LOGICAL_MAX_16(0xFF,0x7F),             //    LOGICAL_MAXIMUM (32767)
    HID_REPORT_SIZE(16), 
    HID_REPORT_COUNT(3), 
    HID_USAGE_SENSOR_UNITS_G,
    HID_UNIT_EXPONENT(0xE), 
    HID_INPUT(Data_Var_Abs),

    HID_USAGE_SENSOR_DATA_MOTION_INTENSITY,
    HID_LOGICAL_MIN_8(0x00),                   //LOGICAL_MINIMUM (0) 
    HID_LOGICAL_MAX_8(0xFF),             //LOGICAL_MAXIMUM (255) 
    HID_REPORT_SIZE(8),
    HID_REPORT_COUNT(1),
    HID_INPUT(Data_Var_Abs),

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