Depuração de HID Boot Protocol versus Report Protocol: modo BIOS, SetProtocol e teclas faltando

Teclados e mouses USB HID podem usar Boot Protocol ou Report Protocol. Quem busca por "HID Boot Protocol", "HID Report Protocol", "USB keyboard BIOS mode", "SetProtocol HID", "keyboard works in BIOS but not OS" e "HID report ID missing keys" geralmente vê a entrada funcionar em um ambiente e falhar em outro.

O Bus Scope ajuda porque o host pode enviar requisições de classe HID que mudam a forma como o dispositivo formata os relatórios. Se o firmware ignora SetProtocol ou envia o formato errado, teclas podem sumir mesmo com o dispositivo enumerando corretamente.

Boot Protocol

O Boot Protocol é um formato HID simplificado, usado por BIOS, UEFI, ambientes de pre-boot e stacks simples de host. Ele permite que teclados e mouses básicos funcionem antes que um parser HID completo esteja disponível.

Sintomas que envolvem Boot Protocol:

• Teclado funciona no BIOS, mas falha no sistema operacional.
• Teclado funciona no sistema operacional, mas não no menu de boot.
• Teclas especiais somem no modo pre-boot.
• Mouse só funciona depois que o sistema operacional carrega.
• Firmware envia report IDs quando o boot report espera nenhum.

A pergunta de diagnóstico é qual protocolo o host selecionou.

Report Protocol

O Report Protocol usa o descritor de relatório HID. Ele suporta layouts mais ricos, report IDs, relatórios vendor, teclas de mídia, sensores e comportamento composto.

Se o host alterna para Report Protocol, mas o dispositivo continua mandando Boot reports, o sistema operacional pode interpretar a entrada errado. Se o host pede Boot Protocol, mas o dispositivo manda Report Protocol, o BIOS pode ignorar os relatórios.

A requisição SetProtocol

A requisição de classe HID SetProtocol pode alternar entre Boot Protocol e Report Protocol em dispositivos suportados.

Evidência a coletar:

• Descritor de interface HID.
• Valores de subclass e protocol de boot.
• Descritor de relatório.
• Requisição SetProtocol.
• Valor de protocolo escolhido pelo host.
• Bytes do relatório interrupt IN antes e depois da troca.

O Bus Scope pode tornar essa sequência visível.

Report IDs e teclas faltando

O Report Protocol pode usar report IDs. O Boot Protocol geralmente espera relatórios de tamanho fixo sem prefixo de report ID.

Bugs comuns de firmware:

• Dispositivo inclui report ID no Boot Protocol.
• Dispositivo omite report ID no Report Protocol.
• Dispositivo muda o tamanho do relatório, mas o descritor não acompanha.
• Teclas de mídia só aparecem em um relatório secundário.
• Relatório NKRO é enviado antes do host habilitar.
• Teclado envia relatório vendor no endpoint de teclado.

Esses bugs criam buscas do tipo "USB keyboard missing keys" e "HID report ID wrong".

Comportamento de BIOS versus sistema operacional

Ambientes de BIOS e UEFI costumam ser mais estritos e mais simples do que sistemas operacionais completos. Um teclado pode funcionar bem em Windows ou Linux, mas falhar antes do boot.

Comparações úteis:

• Captura durante pre-boot, se possível com um analisador externo.
• Captura depois que o sistema operacional carrega.
• Compare o comportamento de SetProtocol.
• Compare o formato do payload do relatório.
• Confira se o dispositivo reseta entre ambientes.

Mesmo quando capturar em pre-boot é difícil, a evidência de SetProtocol no lado do sistema operacional pode revelar suposições erradas no firmware.

Checklist de depuração

Use este processo:

1. Capture a enumeração.
2. Inspecione subclass e protocol da interface HID.
3. Inspecione o descritor de relatório HID.
4. Encontre requisições SetProtocol.
5. Decodifique o protocolo selecionado.
6. Compare relatórios interrupt IN antes e depois.
7. Confira o uso de report ID.
8. Teste teclas normais e teclas de mídia.
9. Compare o comportamento em BIOS, bootloader, Windows e Linux.
10. Preserve descritor e bytes do relatório juntos.

Diagnóstico final

Falhas de HID Boot Protocol e Report Protocol são problemas de negociação de formato de relatório. O dispositivo pode enumerar corretamente enquanto envia relatórios no formato de protocolo errado.

O Bus Scope ajuda a provar se teclas faltando, falhas de entrada no BIOS ou problemas de compatibilidade HID vêm do tratamento de SetProtocol, dos report IDs, do descritor ou da formatação do relatório pelo firmware.