原创 U盘实现过程简单分析

<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

一、U盘实现过程分析

1、资源需求

（1）一个接口

指明接口类、子类、协议字段。使用批量端点输入、输出。

（2）端点描述符

两个：一个输入、一个输出。

（3）支持类特殊请求

两个请求：Get Max LUN 和 Bulk_Only Mass Storage Reset请求。

2、数据传输过程分析

（1）数据传输发生在批量端点

传输的过程跟控制传输差不多，先由主机发出命令、设备解析命令（如果主机输出，则准备接收数据；如果主机要获取数据，则要将数据准备好）、设备返回命令执行情况。

（2）命令数据包

头部15字节：说明数据方向、传输长度。

命令从15开始，最大长度可为16个字节。

（3）状态包

共13个字节：主要表明命令执行的状态。

3、UFI命令集

（1）查询命令

12个字节，操作代码0x12。

设备应该返回36字节，有了这个信息后，主机方可以确定该磁盘是否可移除。

（2）读格式化容量

12个字节，操作代码0x23。

应该返回12个字节，主要包括块数、每块字节数。

（3）读容量

12个字节，操作代码0x25。

返回8个字节，设备的实际容量。

（4）读命令

12个字节，操作代码0x28。代码中主要包括逻辑块地址、传输长度。

然后主机不停的发IN，直到读完所需数据。

再获取命令执行状态。

（5）写命令

12个字节，操作代码0x<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />2A。

其它跟读差不多。

二、ST的“Mass Storage”结构分析

1、程序静态结构分析

（1）底层库文件

与鼠标例程一样，还是5个c源文件，8个头文件。

（2）上层协议实现文件

除了鼠标例程有的：hw_config.c、usb_pwr、usb_istr.c、usb_desc.c、usb_prop.c等5个文件之外，又加了usb_endp.c、usb_bot.c、usb_scsi.c、scsi_data.c、memory.c、msd.c等6个文件。

Hw_config.c实现硬件配置，主要由主程序调用。Usb_pwr.c实现usb电缆的连接与断开、挂起与唤醒的处理。Usb_istr.c主要实现中断类别和中断例程调用。Usb_desc.c主要是实现特定设备类所需要的描述符。Usb_prop.c主要实现特定设备类请求和控制传输过程的用户回调函数。

（3）新文件作用的简单认识

先把各个源文件粗略浏览一遍，了解它们的大概用途。

Usb_endp.c非常简单，就两个函数，分别处理端点1的IN和端点2的OUT。

Usb_bot.c是一个非常重要的源文件，可以说大容量设备类的主要工作是由它完成的。Bot的意思是Bulk-Only type，在近批量传输协议下，命令的传送也是由批量端点完成的。

实现了六个函数：处理输入、处理输出、解析命令、取消传输、准备传输、设置状态。

Usb_scsi.c主要是实现具体UFI命令的处理，像读扇区、写扇区、读容量等命令的处理过程都是在这里完成的。

Scsi.c主要是保存一些数据。向主机的读容量等命令，返回数据具有确定的格式，都放在这个文件里。

Memory.c主要实现三个函数：读存储区、写存储区和地址管理。

Msd.c主要实现SD卡的操作。

2、执行流程模拟

当然，这个执行流程的模拟是基于我对U盘实现过程的理解，有些地方不一定正确。

（1）初始化

这个初始化是指USB电缆接通之前，先要设置IO、设置时钟、设置中断，然后对USB接口模块和寄存器模块进行初始化，然后接通USB电缆。

（2）在复位中断中

根据鼠标例程的做法，在复位中断中，将会使能端点0。同时对需要使用的端点进行类型和描述符表的初始化。那么在U盘实现时，应该要使用两个端点寄存器，初始化为批量传输模式，且为双缓冲工作方式。

（3）进入枚举阶段

经过获取设备描述符、配置描述符、字符串描述符，主机知道了这是一个大容量设备以及它所采取的协议。

然后主机加载相应的驱动程序，给出类特殊请求，获取逻辑盘号，在PC上显示磁盘。让设备准备好接受UFI命令。

（4）进入信息获取阶段

在用户读取盘内文件之前，主机先要获得磁盘的容量、文件系统格式等信息。这个信息是在批量端点上获得的。

主机利用批量输出端点发出命令信息，设备再批量输出端点中断中得到命令，经过解码，然后根据主机的要求在批量输入端点缓冲区，准备号主机所需要的信息。

主机通过批量输入端点获得信息后，在数据传输的最后一次中断中，设备又准备好命令执行的状态信息。等到主机获取该状态信息后，一次命令执行就算是完成了。