USB与SCSI

USB传输协议中的行为分为四种：控制传输，批量传输，中断传输，同步传输。为什么叫做行为，很简单，因为所有操作USB的协议如:SCSI,HID,UVC协议等等,都是基于这四种行为的。当然，USB底下的每一种协议都有他的特点，但这些特点都离不开上面四种传输，而本人对上面三种协议中，SCSI协议是比较熟悉，HID协议也做过相应的开发，UVC的话，只是大概了解了其中的操作。但总结出来，这些协议的特点在于数据的不同，而不是在于传输方式，因为看多了后你会发现，他还是离不开这四种传输方式的。下面就以我对SCSI协议的理解去解释下USB的操作吧，如有错误，请指点指点。。。。。

 

控制传输：

控制传输在我看来是USB传输的起点，他是使用端点0去进行对应的信息应答。这抽象一点的话就是你插个设备到电脑上，电脑要知道你要使用的是什么协议，接口数目，接口类型是什么，你要使用的是哪些端点，你的端点配置是怎样，你的那个设备名字叫什么玩意等等，端点0对于USB传输是必需的，没有端点0，电脑都不知道自己下一步要做什么了。当USB设备插入后，主机会发一些提取描述符的动作，如GET_DEVICE_DESCRIPTOR,GET_CONFIGURATION_DESCRIPTOR

发了这些信息后，紧接着会给设备分配地址：SET_ADDRESS，后面的操作基本也就那些，会多了一些GET_STRING_DESCRIPTOR，但这里要注意，虽然是同为GET_STRING_DESCRIPTOR，有些设备会因为参数不同会有多个这样的描述符，所以这里得要区分好主机发下来的参数。当然，这里就不对这些东西的每个参数进行一一解释了，查一下相应的资料都可以查看到的。这里要注意的就是GET_CONFIGURATION_DESCRIPTOR，这个是配置描述符，关系到上面所说的，你的设备有几个接口，是什么接口，要使用什么样的端点，端点配置又是怎样。当然，之前看资料跟做项目时也发现，同一配置中可以有多个接口，但同一配置中的多个接口中的端点号是不可以复用的。

 

批量传输：

这个传输方式跟控制传输十分相似，但他更具有灵活性，并且，这里不是使用端点0，所以要有两个不同的端点去负责输入跟输出的控制，当然，如果你的设备只需要输入或者输出，那也是可以的，具体是怎样就要看对应要操作的协议了，这个批量传输就个实在的话，就是发送数据给主机，或者接收主机数据，但这个发送跟接收都是带应答的，至于怎样去应答，这个就不是我们去管的了，硬件会给我们处理掉。批量传输是好一些USB协议中的主要操作部分，如等下要说的SCSI协议，在数据传输方面就是通过批量传输来完成的。

 

中断传输和同步传输：

这个我比较少关注，但根据我的一些了解，中断传输是指在主机会在某个固定的时间内发送一个中断信号下去，从机在收到中断信号后自行去处理自己的动作，如HID协议中的鼠标，键盘等，会通过中断传输来检查当前的状态。同步传输的话就是一个数据传输的过程，但他是没有数据校验的，不管对不对，只管往前发送，这也使得数据传输量比较大，适用于音频，视频类的通信。

 

 

 

SCSI协议：

Scsi协议是U盘，读卡器这些大容量存储所使用的协议，整个协议是工作在批量传输的，分为输入跟输出两个方向，这里会切入到两个概念：CBW,CSW。当这些大批量设备传输完成了后，主机会识别到你当前的设备是大容量设备后，就会根据SCSI的协议来发送CBW包下来，CBW包可理解为主机的一个命令包，我们要去解释这个命令包去进行相应的处理，当数据处理完后，就要回复CSW包,这相当于scsi协议的一个应答包，是对刚才CBW包的处理情况的一个回应。而我们对相应CBW包的处理将会成为我们的首要工作。

CBW包结构如下图：

 

CSW包结构如下图：

 

 

其中dCBWTag和dCSWTag是一样的，他们就相当于判定当前的CBW包跟CSW包是不是一致的，而dCBWSignature和dCSWSignature则是CBW包跟CSW包的包头，由特定的字符组成，dCBWDataTransferLength则是此次数据传输的长度，如果这次数据传输的长度不够长了会怎么办，这个会在CSW包中的dCSWatrResidue中体现出来，dCSWatrResidue表示此次数据传输的数据量还缺多少。bmCBWFlags是这次CBW包所要求的数据传输方向，说白了就是到底是主机发数据下来还是从机发数据上去。bCBWLUN代表当前要操作的逻辑单元，假设你当前要做一个双盘符的大容量设备，那我们CBW下来后我从机必需要知道你是在操作哪一个逻辑单元，而这个就体现在bCBWLUN中，而这个的数目会在大容量设备枚举的最后阶段中一个get max lun的控制传输命令中，由从机回复给主机，跟主机说：老子有多少个逻辑单元，后面的操作你给我好好地区分好。于是在后面的操作中，CBW就会乖乖地给你区分好要操作的逻辑单元是哪个了。CBW中的bCBWCBLength，这个看名字也看得出来了，我就不说了，最后就还有一个CSW包的bCSWStatus，这个是当前CBW包的应答状态，如果应答一切正常，那OK,这里就填0，否则为1.

 

当我们接收到CBW包后，我们要做的事情就是去解释，CBW包的CBWCB就是我们所要提取的信息所在，而CBWCB中，我们所提取的第一个信息是此包要我们做什么，我这里以读命令为例大概说一下：

 

在CBWCB中，我们首先关注的是operation code，这个是决定了我们自己到底要做些什么操作，然后也决定了cbwcb跟后的数据格式是怎样分布的，这里，他的第2到5位是要告诉从机，你要操作的是哪个逻辑地址，7到8位是跟从机说，你要操作的这个逻辑地址长度是多长，结合28h是个读命令，我们不难得出，这是主机要求我们从某一个逻辑地址中读取某一长度的数据。这样，我们跟下来的操作就是通过USB的批量传输，将对应的数据发送到主机上去，然后回CBW包，那这个读操作就算是完成了。

 

当然，在这里还有很多种CBWCB的命令，我们以operation code的不同来讲解其中几种比较重要的命令

00h:这个是test ready命令，在PC上，我们如果枚举正常，信息读写正常，空闲的时候，主机就会发送test ready命令下来，这个命令不用回复跟应答数据，只要回复个CBW即可，那有人就会说，这样有什么用？不急，先看完下面几个命令后再跟你讲解。

03h:这个是REQUEST SENSE命令，如果我们的设备出现CBW应答异常，那主机会发这个命令下来去检查设备的状态，而这个命令是要求我们从机返回当前设备状态的命令。

1ah:这个也是一个状态命令MODE SENSE，但这个跟前面的读取设备状态不一样，这个是判定当前设备是不是处于写保护的状态，如果是的话，那对于写操作，主机都不会发下来的。

12h：InquiryData命令，这个命令对于设备来说是很重要的，为什么这样说，那是因为，你的设备是大容量设备，但大容量设备可是有好几种耶，你是哪一种啊，U盘还是硬盘，或者说是CDROM，这都是要去让主机知晓的，那主机又是如何知晓？他其实就是发送个12h命令下来，然后我们就要回复这个设备的一些基本信息上去，这个命令的重要性不可仅仅如此，到下次我再去讲解。

23h:读取容量命令，这个是跟主机说，你的存储容量是多大，然后主机就会根据这个来进行数据的处理。

25h：作用跟23h基本相同。

28h:读命令，这个上面已作说明，不再解释。

2a:写命令，这个就是跟读是相对的，但结构上与读是一致的，没什么好说。。。。。。

 

重要的命令大概就是上面这几条了，当然，还有一些1bh,1eh等等，这些都是有自己对应的意义，好像你电脑想要让U盘脱盘，那主机也会发相应的命令下来，具体要怎样操作，可以通过Bushound来观察，结合scsi协议去了解，这里不一一解释。

 

到了这里，00h这个命令的重要性就可以很好地讲解了，因为这里有个03H是用来返回设备状态的，如果这个时候我们00h的csw包应答位bCSWStatus为异常，那我们主机一识别到异常后，就会发送03H下来，让我们从机返回一下自己的状态，这样就会让从机去进行一些状态切换，不明白？举个例，一个读卡器，我插上卡跟不插上卡，他的状态是完全不一样的，一个的状态是有操作设备的状态，一个是没操作设备的状态，如果我们刚开始的读卡器是插上设备的，但后机我要换卡，我没把读卡器拔出来，只是把卡拔出来换卡，那这个时候，这个状态的转换就很重要了，所以简单点理解的话，00h就是一直在判定当前的状态是不是正常的。空闲时发送频率会是1S左右一次

 

好了，这次就说这些了，有时间把U盘的管理算法也给写出来给大家了解一下。

 

最后的最后，如有什么不同的意见和看法，请多加指点，共同进步，谢谢^-^

           by:静下来

      2015.1.7