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2026-06-03

USB HID Boot Protocol vs Report Protocolのデバッグ：キーボードBIOSモード、SetProtocol、Report ID、キーの欠落

USB HID Boot ProtocolとReport Protocolの切り替え、SetProtocolリクエスト、キーボードBIOSモード、Report ID、キーの欠落、HIDファームウェア互換性をデバッグする方法を解説します。

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USB HIDキーボードとマウスは、Boot ProtocolまたはReport Protocolを使用できます。ある環境では入力が動くのに別の環境では動かない、そんなときに HID Boot Protocol、HID Report Protocol、USB keyboard BIOS mode、SetProtocol HID、keyboard works in BIOS but not OS、HID report ID missing keys で検索されます。

Bus Scopeが効くのは、ホストが「デバイスのレポート形式」を切り替えるHIDクラスリクエストを送るからです。ファームウェアが SetProtocol を無視したり、誤ったレポート形式を送ったりすると、デバイスは正常に列挙されてもキーが消えます。

Boot Protocolとは

Boot Protocolは、BIOS／UEFI／プレブート環境／シンプルなホストスタックで使われる、簡略化されたHID形式です。完全なHIDパーサが利用可能になる前に、基本的なキーボードとマウスを動作させるための仕組みです。

Boot Protocolが関わる症状：

  • BIOSではキーボードが動くがOSでは失敗
  • OSでは動くがブートメニューで動かない
  • プレブートモードで特殊キーが消える
  • OSロード後にしかマウスが動かない
  • Bootレポートが期待していない場面でファームウェアがReport IDを送る

診断の問いは「ホストがどのプロトコルを選んだか」です。

Report Protocolとは

Report ProtocolはHIDレポートディスクリプタを使用します。より豊富なレイアウト、Report ID、ベンダー定義レポート、メディアキー、センサ、複合挙動をサポートします。

ホストがReport Protocolに切り替えたのにデバイスがBootレポートを送り続けると、OSが入力を誤パースします。ホストがBoot Protocolを要求しているのにデバイスがReport Protocolを送ると、BIOSはレポートを無視します。

SetProtocolリクエスト

HIDクラスリクエスト SetProtocol は、サポート対象デバイスについてBoot ProtocolとReport Protocolを切り替えます。

収集すべき証拠：

  • HIDインターフェースディスクリプタ
  • Bootサブクラスとプロトコルの値
  • レポートディスクリプタ
  • SetProtocol リクエスト
  • ホストが選択したプロトコル値
  • スイッチ前後のInterrupt INレポートバイト

Bus Scopeはこのシーケンスを可視化できます。

Report IDとキーの欠落

Report ProtocolはReport IDを使うことがあります。Boot ProtocolはReport IDプレフィックスなしの固定長レポートを期待するのが一般的です。

よくあるファームウェアバグ：

  • Boot ProtocolでReport IDを含めてしまう
  • Report ProtocolでReport IDを省いてしまう
  • レポートサイズを変えるがディスクリプタが追従しない
  • メディアキーがセカンダリレポートにしかない
  • NKROレポートをホストが有効化する前に送る
  • キーボードエンドポイントにベンダーレポートを送る

これらは「USB keyboard missing keys」「HID report ID wrong」といった検索を生みます。

BIOS vs OSの挙動

BIOS／UEFI環境は通常、完全なOSより厳密かつシンプルです。WindowsやLinuxでは問題なく見えても、ブート前に失敗することがあります。

有用な比較：

  • 可能なら外部アナライザでプレブート中もキャプチャ
  • OSロード後にキャプチャ
  • SetProtocolの挙動を比較
  • レポートペイロード形式を比較
  • 環境間でデバイスがリセットするかを確認

プレブート時のキャプチャが難しくても、OS側のSetProtocol証拠からファームウェアの前提を明らかにできます。

デバッグチェックリスト

次の流れで作業すると、原因に早くたどり着けます。

  1. 列挙をキャプチャする
  2. HIDインターフェースのサブクラスとプロトコルを確認する
  3. HIDレポートディスクリプタを確認する
  4. SetProtocol リクエストを探す
  5. 選択されたプロトコルをデコードする
  6. 前後のInterrupt INレポートを比較する
  7. Report IDの使用状況を確認する
  8. 通常キーとメディアキーを試す
  9. BIOS／ブートローダ／Windows／Linuxの挙動を比較する
  10. ディスクリプタとレポートバイトを一緒に保全する

最終的な診断

HID Boot ProtocolとReport Protocolの失敗は、「レポート形式ネゴシエーション」の問題です。デバイスは列挙できても、誤ったプロトコル形式でレポートを送っているかもしれません。

Bus Scopeは、キー欠落・BIOS入力失敗・HID互換性問題が「SetProtocol処理」「Report ID」「ディスクリプタ不一致」「ファームウェアのレポート整形」のどれから来ているかを証明する手助けをします。

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