USB Mass Storage协议分析

标签：

目录

1.  
2. 简介
3.  
4. 指令数据和状态协议
1. CBW指令格式
2. CSWCommand Status Wrapper状态格式
5. SCSI命令集
1. Format Unit
2. Inquiry
3. MODE SELECT

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。

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

• Interleave:默认为0，对于USB-FDU此值为1
• Parameter List Length:参数列表长度，典型值为12bytes,Host发出Format命令后紧接着发参数

 Parameter List

• 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

• Page Code:需要查询的页码，对于UFI设备仅支持00H
• Allocation Length：定义了需要查询和返回的最大字节数

标准INQUIRY返回数据

• 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

• PF：UFI设备置1
• SP(Save Pages)：UFI设备不支持
• Parameter List Length：参数长度

MODE SENSE

• 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
• Page Code - 参考 SCSI mode pages

   

  PREVENT-ALLOW MEDIUM REMOVAL

  Bit Byte	7	6	5	4	3	2	1		0
  0	1EH
  1	LUN			Reserved
  2-3	Reserved
  4	Reserved							Prevent
  5-11	Reserved

   

  Prevent：置1表示禁止移除设备

   

  READ(10)

   

  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	25H
  1	LUN			Reserved					RelAdr(0)
  2-5	Logical Block Address(0)
  6-7	Reserved
  8	Reserved							PMI(0)
  9—11	Reserved

   

   

   

  此命令返回8个字节，0-3表示最后一个逻辑块的地址，4-7表示每个逻辑块的长度

   

  READ FORMAT CAPACITIES

  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	03H
  1	LUN			Reserved
  2-3	Reserved
  4	Allocation Length
  5-11	Reserved

   

   

   

   

  Allocation Length：定义了HOST能够接收的最大格式化数据长度

  HOST每发送完一个命令，device都会通过REQUEST SENSE返回该条指令的执行结果，sense data的长度为18字节。

   

  标准sense data

   

  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	2BH
  1	LUN			Reserved
  2-5	Logical Block Address
  6-11	Reserved

   

   

   

   

  SEND DIAGNOSTIC

   

  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	00H
  1	LUN			Reserved
  2-11	Reserved

   

   

   

   

  VERIFY

   

  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	2AH
  1	LUN			DPO(0)	FUA(0)	Reserved		RelAdr(0)
  2-5	Logical Block Address
  6	Reserved
  7-8	Transfer Length
  9-11	Reserved

  WRITE(12) AAH的Transfer Length为32位，从6-9字节

   

  WRITE AND VERIFY

   

  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

USB Mass Storage协议分析

标签：

原文地址：http://www.cnblogs.com/heiyue/p/4377238.html