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1、USB大容量存储设备类驱动 Dayong数码音乐课2003.04简述USB协议 USB MASS STORAGE PROTOCOL SCSI指令 File System The Firmware of The System简述USB协议USB系统包括3部分：USB主机、USB设备和USB连接(USB设备与主机连接和进行通 讯的方式) 拓扑结构 :层次性的星型拓扑结构，最多可以拥有127个外部设备（HUB也是外部设备） 简述USB协议（续一） USB总线协议USB总线属于一种轮讯方式的总线，主机控制初始 化所有的数据传输。每次总线传输最多传送3个信息包 ：令牌包（token packet）、数据
2、包（data packet） 和握手包（handshake packet） 。如图1简述USB协议（续二）传输方式 1)同步传输：占用大量USB带宽，有严格的时间间隔，又 被称为实时流传输。2)控制传输：双向传输，该方式传输数据量一般，但要 求交付无损且强调实时效果。3)中断传输：用于少量的、分散的、不可预知的数据传 输。4)批量传输：用于大数据量传送和接收精确度较高的数 据，且没有对带宽和时间间隔的要求。 端点端点是USB中一个独特的概念，它是一个可以与 USB Host交换数据的硬件单元。USB Host和USB设备之 间都是通过端点来传输数据的，端点是桥梁和纽带， 不同的端点其传输数据的
3、能力不同，适于不同的应用 场合。设备地址和端点号唯一的确定USB的一个通讯管 道（pipe）。USB复位或重新启动后，USB的地址0和端点0所构 成的默认通道就已经启动。 简述USB协议（续三）标准描述表支持USB描述表为：设备描述表，配置描述表，接 口描述表，端点描述表。按照USB 协议，每个USB设备 都有一个或多个配置，每个配置对应相应设备的一项 功能。配置是接口的集合，通过接口指定设备如何进 行USB互联，而接口又是一系列端点的集合。其结构为 如下图的树形结构：简述USB协议（续四）简述USB协议（续五） USB设备类USB设备类此类设备举例音频类扬声器，话筒通讯类电话，调制解调器人机
4、接口类键盘，鼠标，操纵杆，手写板集线器类集线器大容量存储 器类移动硬盘，flash闪盘，数码相机，MP3播放机 ，读写光驱等 打印设备类打印机厂商特定义 类此类设备有特定厂商提供简述USB协议（续五） 各种主机介面的比较介面最高 速度长度 (m)最大 连接 数量热拔 插 PnP串行同步 传输非同 步传 输用途USB1. 112Mb ps5127YYYY鼠标 ，移 动盘USB2. 0480M bps5127YYYY鼠标 ，移 动盘Centro nics4MBp s98NNNY印表 机RS232115K bps302NYNY串口 通讯RS48510Mb ps12032NYNY串口 通讯Firewi
5、r e800M bps4563YYYY数码 影碟 机等 BlueTo oth1Mbp s101YYYY无线 手提 电话USB MASS STORAGE PROTOCOLUSB 国际组织定义了大容量存储设备类（ Mass Storage Class）的规范，这个类规范包 括四个独立的子类规范：1） USB Mass Storage Class Control/ Bulk/Interrupt (CBI) Transport 2） USB Mass Storage Class Bulk-Only Transport3） USB Mass Storage Class ATA Command Block
6、 4) USB Mass Storage Class UFI Command Specification USB MASS STORAGE PROTOCOL续一注意：配置描述表，接口描述表，端点描述表 是同时返回的。标准描述表 大容量存储设备类也遵循标准描述表的层次结构 。但是它一般两个接口，三种类型的端点。设备描述表和配置描述表这两个描述表的结构 和含义所有USB设备类 几乎相同，这儿不再赘述。重点 讲一下接口描述表和端点描述表。USB MASS STORAGE PROTOCOL续二 接口描述表接口描述表 续一接口描述表的结构和含义在大容量存储类协议中需要指 出的有三点：1) 描述表中的bI
7、nterfaceClass域，必需为08h，用以说 明设备为大容量存储系统；2) bInterfaceSubClass域用来指明设计所用的对设备 进行控制的标准命令集，如01h表示Reduced Block Commands ，06h表示为SCSI command set，04h表示UFI Command set等 ；3) bInterfaceProtocol域表示存储设备设计用的传输 方法。00h和01h说明使用CBI方式，50h说明使用的是Bulk- Only方式。偏 移域大小值描述0BLengthByte07h描述表长度1BDescriptorT ypeByte05h此为端点描述表2bE
8、ndpointAdd ressByte?h设备上的端点号： bit0.3指明端点号 bit4.6保留 bit7 0为输出端点，1为输入端点3BmAttributeByte?h02h为批量端点 03为中断端点4WMaxPacketSi zeWord00? ?h最大数据传输长度USB MASS STORAGE PROTOCOL续三 端点描述表CBI传输规范则使用控制（Control）、批量（Bulk）、中 断（Interrupt）三种类型端点进行数据/命令/状态传送，支持 两种类型请求，完成各种数据的交换传输。1）标准USB设备请求：数据传输执行支持总线功能和相关功能，即完成枚举动作 ，建立起US
9、B通讯功能。2）类特定请求：CBI方式的存储设备在控制端点上支持USB类相关命令： Accept Device-Specific Command(ADSC)，此命令包含8字节。 数据传输过程为主机由控制端点发出ADSC包，表明向设备发送 对进行控制的标准命令（由接口描述表的bInterfaceSubClass 域决定），接着是主机发送命令，然后设备根据命令进行相应 的数据传输，主机接收数据。 USB MASS STORAGE PROTOCOL续四 CBIMicrosoft公司至windows98后，系统就支持BulkOnly标准 ，所以现在的大存储容量设备几乎都采用或支持Bulk-Only方式
10、 。Bulk-Only传输规范，系统通过默认管道进行枚举后，仅仅 使用批量（Bulk）端点传送数据/命令/状态。而后的传输中，有 三种类型的数据在USB 和设备之间传送，CBW、CSW 和普通数据 。 USB MASS STORAGE PROTOCOL续五 BulkOnlyBulk-Only命令/数据/状态传输流程图 BulkOnly 续一 CBWBulkOnly 续二 CBWSCSI指令集Bulk-Only 的CBW 中的CBWCB 中的内容即为如下 格式的命令块描述符（Command Block Descriptor）。 SCSI-2 有三种字长的命令，6 位、10 位和12 位。SCSI
11、指令集 续一对于不同的命令，其命令块描述符略有不同， 其要求的返回内容也有所不同。以INQUIRY 请求的命令块描述符和其返回内容的数据格式 为例：SCSI指令集 续二SCSI指令集 续二返回数据：File SystemFile System 续一 簇号链簇号链 FATFAT表项表项: :第第0000簇簇 第第n1n1簇簇 第第n2n2簇簇 第第n3n3簇簇 第第n4n4簇簇 n4n4 FFFFFF n2n2 n3n3 该磁盘文件所占据的逻辑空间该磁盘文件所占据的逻辑空间: : 簇号簇号: : n1n1 n4n4 n3n3 n2n2 簇号簇号: : n1 n2 n3 n4n1 n2 n3 n4
12、 该磁盘文件所占据的物理空间该磁盘文件所占据的物理空间: : 文件所占据的物理文件所占据的物理空间不一定连续性空间不一定连续性File System 续二字节位置续一字节位置续一 续一续一内容极其含义内容极其含义第第0707字节字节表示文件名表示文件名 第第810810字节字节表示文件的名扩展名表示文件的名扩展名 第第1111字节字节表示文件属性表示文件属性 第第1212字节字节Windows NT Windows NT 保留保留 第第1313字节字节文件的创建时间文件的创建时间( (毫秒级）毫秒级） 第第14151415字节字节文件的创建时间文件的创建时间 第第16171617字节字节文件的
13、创建日期文件的创建日期 第第18191819字节字节最后访问文件的日期最后访问文件的日期 第第20212021字节字节文件首簇号的高位地址文件首簇号的高位地址 第第22232223字节字节最后写入文件的时间最后写入文件的时间第第24252425字节字节最后写入文件的日期最后写入文件的日期 第第26272627字节字节文件首簇号的地位地址文件首簇号的地位地址 第第2828字节字节文件的大小文件的大小The Firmware of The System在SPCA720系统上构筑USB主机功能使其实现通用PC的MASS STORAGE主机功能，让系统可以把Mass Storage中媒体数据解 析播放出来。在设计系统过程中，我们把其驱动分为了三个层次来实现 API，如下图：The Firmware of The System 续一 系统hardware：The Firmware of The System 续二 系统Software模块框架图：Q&AThanks!
