Debug USB Device Qualifier e Other Speed Configuration

I dispositivi USB che supportano sia full-speed sia high-speed devono descrivere come si comportano all'altra velocità. Gli utenti cercano "USB Device Qualifier descriptor", "Other Speed Configuration descriptor", "high speed device enumerates as full speed", "USB descriptor mismatch" e "device works on USB 2.0 but fails on hub" quando lo stesso prodotto si comporta in modo diverso a seconda di porta, cavo, hub o controller host.

Bus Scope è utile perché la diagnosi richiede di confrontare richieste di descrittori, velocità effettiva, dimensioni dei pacchetti endpoint, descrittori di configurazione e decisioni dell'host durante l'enumerazione.

Che cos'è il descrittore Device Qualifier

Il descrittore Device Qualifier descrive come un dispositivo capace di high-speed opererebbe all'altra velocità. Se il dispositivo sta funzionando in high-speed, il qualifier informa l'host sul comportamento full-speed. Se sta funzionando in full-speed, può descrivere la capacità high-speed.

Campi importanti includono:

• Versione USB.
• Classe dispositivo.
• Sottoclasse.
• Protocollo.
• Dimensione massima del pacchetto per endpoint zero.
• Numero di configurazioni.

Se questo descrittore è mancante, malformato o incoerente, l'enumerazione può comunque riuscire su un host e fallire su un altro.

Other Speed Configuration

Il descrittore Other Speed Configuration descrive i dettagli della configurazione alla velocità opposta. Dimensioni dei pacchetti endpoint, intervalli di polling e assunzioni di banda possono differire.

Pattern di guasto comuni:

• La configurazione full-speed dichiara dimensioni endpoint sensate solo in high-speed.
• La configurazione high-speed dimentica un'interfaccia.
• Il conteggio del descrittore other-speed non corrisponde alla configurazione reale.
• Il firmware restituisce uno STALL quando l'host si aspetta un descrittore.
• L'host accetta il dispositivo ma collega il driver sbagliato.
• Il dispositivo funziona attraverso un hub e fallisce attraverso un altro.

Questi problemi sono difficili da vedere dai log applicativi.

Dispositivo high-speed enumerato come full-speed

Un caso di supporto frequente è "dispositivo USB high-speed rilevato come full-speed". Può dipendere da qualità del cavo, topologia dell'hub, integrità del segnale, comportamento chirp del firmware, progettazione elettrica o problemi nei descrittori.

Le evidenze a pacchetto aiutano a separare i livelli:

• La negoziazione high-speed è avvenuta?
• L'host ha chiesto il Device Qualifier?
• Il dispositivo ha restituito byte di descrittore validi?
• I descrittori endpoint corrispondevano alla velocità selezionata?
• L'host ha resettato e riprovato?
• Il dispositivo si è poi enumerato di nuovo a una velocità diversa?

Se la traccia mostra che il dispositivo non ha mai raggiunto high-speed, correggere i descrittori potrebbe non bastare. Se la traccia mostra enumerazione high-speed ma descrittori other-speed non validi, il firmware è un sospetto più forte.

Mismatch della dimensione pacchetto endpoint tra velocità

I descrittori endpoint possono differire tra configurazioni full-speed e high-speed. Un endpoint bulk può essere da 64 byte in full-speed e da 512 byte in high-speed.

Sintomi di guasto:

• I trasferimenti falliscono solo su porte high-speed.
• I trasferimenti falliscono solo attraverso un vecchio hub full-speed.
• La dimensione del buffer firmware corrisponde a una velocità ma il descrittore ne dichiara un'altra.
• Il driver host invia trasferimenti più grandi di quelli attesi dal firmware.
• Il dispositivo restituisce short packet su confini inattesi.

Questo si collega direttamente al debug di wMaxPacketSize.

Dispositivi compositi

I dispositivi compositi rendono più fragili i descrittori other-speed. Un dispositivo può esporre HID, CDC, interfacce vendor-specific, mass storage e interfacce di aggiornamento firmware. L'albero other-speed deve restare coerente.

I bug includono:

• Interface Association Descriptor mancante a una velocità.
• Numeri di interfaccia diversi tra velocità.
• Indirizzi endpoint che cambiano in modo inatteso.
• Un'interfaccia ha un descrittore other-speed valido e un'altra no.
• Windows collega un driver diverso dopo la nuova enumerazione.

Per prodotti con firmware personalizzato, questo è un tipico errore di copia e incolla.

STALL può essere valido o sospetto

Alcune richieste di descrittore possono legittimamente andare in STALL per dispositivi che non supportano la capacità richiesta. Ma per dispositivi capaci di high-speed, fallimenti ripetuti intorno a Device Qualifier o Other Speed Configuration meritano attenzione.

Il report dovrebbe conservare:

• Tipo di richiesta.
• Tipo di descrittore.
• wValue.
• wIndex.
• wLength.
• Dati restituiti.
• Stato STALL o timeout.

Bus Scope dovrebbe rendere leggibili questi trasferimenti di controllo invece di costringere gli ingegneri a decodificare manualmente i byte grezzi.

Checklist di debug

Usa questo workflow:

1. Acquisisci dal collegamento fisico.
2. Registra la velocità effettivamente negoziata.
3. Ispeziona il Device Descriptor.
4. Ispeziona il descrittore Device Qualifier.
5. Ispeziona il descrittore Other Speed Configuration.
6. Confronta le dimensioni dei pacchetti endpoint tra velocità.
7. Controlla numeri di interfaccia e indirizzi endpoint.
8. Prova porta diretta, hub e dock USB-C.
9. Confronta il comportamento di enumerazione su Windows e Linux.
10. Conserva fallimenti e retry delle richieste di descrittore.

Diagnosi finale

I bug in USB Device Qualifier e Other Speed Configuration sono problemi di coerenza dei descrittori. Spiegano perché un dispositivo può funzionare a una velocità, fallire a un'altra o comportarsi diversamente dietro hub e dock.

Bus Scope aiuta ad acquisire l'evidenza esatta dell'enumerazione: richieste di descrittori, byte other-speed, dimensioni endpoint, STALL, reset e conseguenze sul driver binding.