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USB Mass Storage协议

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追逐浪花|  楼主 | 2015-9-14 09:02 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
USB, Storage, TE, se, ce
简介
USB Mass storage Device协议即海量存储设备协议适用于硬盘，U盘等大容量存储设备。协议使用的接口端点有BulkIn、BulkOut和Interrupt端点。该设备类又包含6个独立的子类以及3种传输协议。
bInterfaceSubClass命令集描述
01hRBC通常，FlashDevice使用RBC，事实上所有大容量存储设备都可使用RBC
02hSFF-8020i,MMC-2(ATAPI)适用硬盘，C/DVD
03hQIC-157适用磁盘
04hUFI适用软盘
05hSFF-8070i适用移动存储设备
06hSCSI目前绝大多数USB Mass Storage设备都使用SCSI指令集
bInterfaceProtocol协议实现描述
00hControl/Bulk/Interrupt protocol（含命令完成中断）USB海量存储类CBI传输，只适用于全速
01hControl/Bulk/Interrupt protocol（不含命令完成中断）USB海量存储类CBI传输，只适用于全速
50hBulk-Only传输Bulk-Only传输
本文仅介绍SCSI子类下Bulk-Only的传输协议，我们手中的U盘就是遵循SCSI协议的。要知道U盘不仅仅是USB设备，它还是一种存储设备，类似硬盘，USB协议本身没有定义对存储设备操作的指令，所以需要通过SCSI来完成读写等操作。关于此类设备的描述符不再赘述，需要注意的是在interface描述符中：
  • bInterfaceClass = 0x08
  • bInterfaceSubClass = 0x06
  • bInterfaceProtocol = 0x50

指令、数据和状态协议CBW指令格式
CBW（Command Block Wrapper）的长度为31个字节，具体定义如下图：
  • dCBWSignature:
            CBW的标识，固定值：43425355h (little endian)。
  • dCBWTag:
            主机发送的一个命令块标识，设备需要原样作为dCSWTag（CSW中的一部分）再发送给Host;主要用于关联CSW到对应的CBW。
  • dCBWDataTransferLength:
            本次CBW命令要求在命令与回应之间传输的字节数。如果为0，则不传输数据。
  • bmCBWFlags:
            反映数据传输的方向，0x00 表示来自Host，0x80 表示发至Host；
  • bCBWLUN:
            对于有多个LUN逻辑单元的设备，用来选择具体目标。如果没有多个LUN，则写0。
  • bCBWCBLength:
            命令的长度，范围在0~16.
  • CBWCB:
            传输的具体命令，符合bInterfaceSubClass.中定义的命令规范，此处是SCSI指令集

CSW（Command Status Wrapper）状态格式
CSW的长度为13个字节，是对应CBW指令的状态返回，它指示了上一条指令执行是否成功，具体定义如下：
  • dCSWSignature:
            CSW的标识，固定值：53425355h (little endian)
  • dCSWTag:
            设置这个标识和CBW中的dCBWTag一致，参照上面关于dCBWTag的解释
  • dCSWDataResidue:
            还需要传送的数据，此数据根据dCBWDataTransferLength－本次已经传送的数据得到
  • bCSWStatus:
            指示命令的执行状态。如果命令正确执行，bCSWStatus 返回0 ，不正确返回1，phase错返回2（当HOST收到此错误时需要对Device复位）

SCSI命令集
SCSI（Small Computer System Interface）的指令集有很多，参考http://en.wikipedia.org/wiki/SCSI_command ，其中USB Mass Storage主要用到的指令有：
  • 04H Format Unit：格式化存储设备
  • 12H Inquiry：获取设备信息
  • 55H Mode Select：HOST用来设置外设参数
  • 5AH Mode Sense：返回参数
  • 28H/A8H Read(10)/Read(12)：从设备读取数据
  • 25H Read Capacity：读取设备容量
  • 23H Read Format Capacity：读取当前设备容量和可格式化的容量
  • 1EH Prevent/Allow Medium Removal：写保护
  • 03H Request Sense：获取状态信息
  • 2BH Seek(10)：为设备分配地址
  • 1DH Send Diagnostic：硬件复位并执行诊断
  • 00H Test Unit Ready：查询设备是否ready
  • 2AH/AA Write(10)/Write(12)：写数据到存储设备
  • 2EH Write and Verify：写数据到存储设备并校验
Format Unit
  Bit Byte
7
6
5
4
3
2
1
0
0
Reserved
1
FOV
Extend(0)
DCRT(1)
SingleTrack
Reserved
Immediate
Side
2
Defect List Length (MSB) (0)
3
Defect List Length (LSB) (8)
4—7
MSB                        Number of Blocks
8
Reserved
9—11
MSB                        Block Length
  • FOV：当DCRT或Immediate置1时，此位也须置1
  • DCRT：置1表示无需对盘符进行认证，须置1
  • SingleTrack：置1表示只对指定Format Unit命令指定的Track格式化
  • Immediate：置1时，device必须立刻返回状态信息，不支持UFI设备
  • Side：对SingleTrack有效，置1从顶部开始格式化，置0从底部开始格式化
注意：Number of Block和Block Length的值要与Read Format Capacity的返回相匹配
Inquiry
  Bit
Byte
7
6
5
4
3
2
1
0
0
Reserved
Peripheral Device Type
1
RMB
Reserved
2
ISO Version(00h)
ECMA Version(00h)
ANSI Version (00h)
3
Reserved
Response Data Format
4
Additional Length (31)
5—7
Reserved
8—15
Vendor Information
16—31
Product Identification
32—35
Product Revision Level
  • Peripheral Device Type：标识当前连接逻辑单元的类型，00H为直接存储设备，05H为光盘
  • RMB(Removable Media Bit)：置1表示是可移除设备
  • Response Data Format：UFI设备置1
  • Additional Length：参数长度，UFI设备此值为1FH
MODE SELECT
Bit
Byte
7
6
5
4
3
2
1
0
0
5AH
1
LUN
Reserved
DBD
Reserved
2
PC
Page Code
3—6
Reserved
7—8
MSB                       Parameter List Length
9—11
Reserved
  • DBD - Disable Block Descriptors - if "1" then the target must not return any block descriptors
  • PC - Page control -
  • 00 - return current values
  • 01 - return changeable values
  • 10 - return default values
  • 11 - return saved values

























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沙发
追逐浪花|  楼主 | 2015-9-14 09:03 | 只看该作者
PREVENT-ALLOW MEDIUM REMOVAL
Bit
Byte
7
6
5
4
3
2
1
0
0
28H
1
LUN
DPO(0)
FUA(0)
Reserved
RelAdr(0)
2-5
Logical Block Address
6
Reserved
7—8
MSB                       Transfer Length
9—11
Reserved
READ(12) A8H的Transfer Length为32位，从6-9字节
READ CAPACITY
Bit
Byte
7
6
5
4
3
2
1
0
0
23H
1
LUN
Reserved
2-6
Reserved
7-8
Allocation Length
9-11
Reserved
Allocation Length：定义了HOST能够接收的最大格式化数据长度
REQUEST SENSE
    Bit Byte
7
6
5
4
3
2
1
0
0
Valid
Error Code (70h)
1
Reserved
2
Reserved
Sense Key
3-6
Information
7
Additional Sense Length (0AH)
8-11
Reserved
12
Additional Sense Code (Mandatory)
13
Additional Sense Code Qualifier (Mandatory)
14-17
Reserved
Valid：表示Information域是否有效
Information：表示出错的逻辑块地址
SEEK
Bit
Byte
7
6
5
4
3
2
1
0
0
1DH
1
LUN
PF
Reserved
SelfTest
DefOfl
UnitOfl
2-11
Reserved
SelfTest：置1表示执行默认的自检，置0表示执行特殊的自检
TEST UNIT READY
Bit
Byte
7
6
5
4
3
2
1
0
0
2FH
1
LUN
DPO(0)
Reserved
ByteChk(0)
RelAdr(0)
2-5
Logical Block Address
6
Reserved
7-8
Verification Length
9-11
Reserved
Logical Block Address：验证的起始地址
Verification Length：验证数据的长度
WRITE(10)
Bit
Byte
7
6
5
4
3
2
1
0
0
2EH
1
LUN
DPO(0)
Reserved
ByteChk
(0)
RelAdr(0)
2-5
Logical Block Address
6
Reserved
7-8
Transfer Length
9-11
Reserved

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板凳
风的样子| | 2015-9-14 09:13 | 只看该作者
本文仅介绍SCSI子类下Bulk-Only的传输协议，我们手中的U盘就是遵循SCSI协议的。

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地板
FSL_TICS_ZJJ| | 2015-9-14 09:31 | 只看该作者
感谢楼主的资料分享！

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