電子工程師名片——UFI Command，USB盤符的顯示

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USB Mass Storage類規範概述 
       USB Mass storage Device協議即海量存放裝置協議適用於硬碟，隨身碟等大量儲存裝置。協議使用的介面端點有BulkIn、BulkOut和Interrupt端點。該裝置類又包含6個獨立的子類以及3種傳輸協議。       

       
       Bulk- Only 傳輸規範僅僅使用Bulk 端點傳送資料/命令/狀態，CBI 傳輸規範則使用Control/Bulk/Interrupt 三種類型的端點進行資料/命令/狀態傳送。
       我們手中的隨身碟就是遵循SCSI協議的。要知道隨身碟不僅僅是USB裝置，它還是一種存放裝置，類似硬碟，USB協議本身沒有定義對存放裝置操作的指令，所以需要通過SCSI來完成讀寫等操作。       

       Microsoft Windows 中提供對Mass Storage 協議的支援，因此USB 行動裝置只需要遵循 Mass Storage 協議來組織資料和處理命令，即可實現與PC 機交換資料。而Flash 的儲存單元組織形式採用FAT16 檔案系統，這樣，就可以直接在Windows的瀏覽器中通過可移動磁碟來交換資料了，Windows 負責對FAT16 檔案系統的管理，USB 裝置不需要幹預FAT16 檔案系統操作的具體細節。

        USB成功枚舉之後會在裝置管理員上面顯示USB MassStorage Device（且帶有黃色驚嘆號），否則會顯示unknow device，

而只有在進行UFI（具體是在inquiry命令之後）通訊之後主機才會顯示盤符，且本來在裝置管理員中USB MassStorage Device上的黃色的驚嘆號消失。

        因為這個時候USB裝置已經枚舉成功（主機發送的GetDescriptor、SetAddress等之類的請求都回複成功才能正確的枚舉），所以可以通過BusHound來查看在USB UFI Command的情況，USB裝置的枚舉都是通過端點0來實現，而USB UFI Command都是通過端點1來實現，所有的命令的資料流都在端點1。除了BusHound之外，還有很多查看USB匯流排資料的軟體，例如USB View等，查看Flash資料的軟體有winhex。

        枚舉過程CATC儀器抓取資料的檔案：http://download.csdn.net/detail/luckywang1103/6315437      usbUFI.usb

 

1、GetMaxLun（0xFE）

1）Setup Stage

2）Data Stage

3）Status Stage

以上這個階段對應的程式是

case GetMaxLun:        //實際上對隨身碟來說，忽略該步驟也沒有影響        //要求裝置返回一個位元組給主機，以表明USB裝置有多少個        //邏輯裝置，返回的資料就是這個最大裝置邏輯號(0到15)        //如果返回2，代表有0、1、2三個邏輯裝置        SFR_Write(FIFO0,0x00);        SFR_Write(E0CSR,0x0a);break;

接下來開始在端點1進行UFI Command傳輸

UFI Command構成如下：CBW—>資料—>CSW，三個階段

CBW：Command Block Wrapper   命令塊資料包

CSW：Command Status Wrapper  命令執行狀態

 

2、Inquiry Command（0x12）

1）CBW

主機在端點1所發出的UFI Command的DATA0資料可以對照圖Table 5.1進行解析。

dCBWSignature：55 53 42 43        help identify this data packet as CBW

dCBWTag：90 C8 E8 88                  Command Block Tag send by host

dCBWDataTransferLength：24 00 00 00        data numbers that host expect to transfer on the Bulk-In or Bulk-Out endpoint

剩餘的12 Bytes就是CBWCB：12 00 00 00 24 00 00 00 00 00 00 00

CBWCB（CBW裡面的command block）12個位元組的解析參考《USB Mass Storage Class-UFI Command Specification》

12：Inquiry Command

24：Allocation Length    specifies the maximum number of bytes of inquiry data to be returned，資料階段最大傳送36 Bytes

2）Data In

這36 Bytes是按照Inquiry data的格式要求返回的，具體協議資料的分析參考《USB Mass Storage Class-UFI Command Specification》

3）CSW

dCSWSignature：55 53 42 53     help identify this data packet as CSW

dCSWTag：90 C8 EB 88      CSW的這個欄位同CBW的dCBWTag欄位

 

3、Read_Format_Capacity（0x23）

1）CBW

2）Data

3）CSW

 

 

4、Read_Capacity（0x25）

1）CBW

2）Data

3）CSW

 

 

5、Read_10（0x28）

上面幾個請求如果均正確返回，Host會發出Read讀檔案系統0簇0扇區的DBR資料，進入檔案系統識別階段。

1）CBW

2）Data

 

3）CSW

 

6、ModeSense6（0x1A）

1）CBW

2）Data

3）CSW

 

 

 

7、重複第6步，ModeSense6（0x1A）

8、重複第4步，Read_Capacity（0x25）

9、重複第4步，Read_Capacity（0x25）

10、重複第5步，Read_10（0x28）

11、重複第5步，Read_10（0x28）

12、重複第4步，Read_Capacity（0x25）

13、重複第4步，Read_Capacity（0x25）

14、重複第5步，Read_10（0x28）

 

15、Test Unity Ready（0x00）

1）CBW

3）CSW

 

 

16、重複第4步，Read_Capacity（0x25）

17、重複第4步，Read_Capacity（0x25）

18、重複第4步，Read_Capacity（0x25）

19、重複第5步，Read_10（0x28）

20、接下來一直會重複Test Unity Ready（0x00）

 

 

說明：

MASS Storage裝置所使用的SCSI命令集

0x00: testUnityReady
0x03: Request Sense

0x12: Inquiry

0x1A: ModeSense6

0x1B: StartStop

0x1E: MediumRemoval

0x23: ReadFormatCapacity

0x25: ReadCapacity

0x28: Read10

0x2A: Write10

0x2F: Verify

0x5A: ModeSense10

 

主機首先發出Inquiry命令，響應了Inquiry之後就可以看到盤符.

Inquiry之後會發出ReadFormatCapacity命令，這個命令在SCSI規範中是“廠家自訂命令”,可以參考UFI命令集文檔（實際
上，隨身碟所使用的所有SCSI命令集都可以參考UFI文檔，它比SCSI標準文檔更簡潔明了）。注意這個命令在BusHound裡是沒有描述的，必須在
“Device”選項頁裡勾選上這個隨身碟所對應的USB Mass Storage Device這個節點，才能看到這個命令的資料流。

ReadFormatCapacity之後會發出ReadCapacity命令。

隨身碟讀資料（讀扇區）時會發送Read(10)。ReadCapacity完成後就會發送Read(10)讀取隨身碟的第一個扇區。

隨身碟寫資料時（寫扇區）會發送Write(10)。

TestUnitReady會在無其他資料轉送時會定時發送，如果裝置沒有回應成功的CSW給主機，則主機認為裝置已不存在。此時如果再雙擊磁碟圖
標，Windows會提示“請插入磁碟”。

Verify在寫資料時有用，表示核實資料，一般直接返回成功的CSW就可以了。一般來說，資料校正的工作在接收和向介質寫資料時就已經順帶做了，如果發
現錯誤，則直接告訴主機那次的資料轉送有誤，不會等到主機Verify時。當然，這不是一個必然的方案。

RequestSense：如果CSW指示此次傳輸不成功，那麼主機會發出此請求。

StartStop暫時未發現大用處，一般直接返回成功的CSW。

MediumRemoval在隨身碟被Eject的時候有用，處理不正確會Windows會彈出錯誤資訊。

ModeSense6/10這兩個命令可以不支援（不支援不代表不反應，任何一個命令你都要做出反應，對於不支援的命令，可以通過STALL握手來向主機
表明），暫時也未遇到過什麼異常情況，而且我查看過一些隨身碟，有相當一部分就是隨便回了幾個資料給主機。這兩個命令只會在隨身碟插入後發送一次，此後不再發
送。

 

電子工程師名片——UFI Command，USB盤符的顯示