USB Gadget Storage功能调试

          由于工作的需要,实现板卡通过Micro USB线与PC连接,作为PC的 外设存储,PC拷贝数据到板卡中,或者把板卡中的数据通过USB线拷贝到PC端,实现数据的交互,板卡采用Linux操作系统,笔者采用的是AM335X 处理器平台:

开发过程中修改文件顺序记录如下:

     如果板卡作为PC的外设,通过USB线连接,那么板卡处于USB Device工作模式,也即是USB Gadget工作模式,这种模式下常见的功能是PC识别板卡为U盘(USB Gadget Mass Storage Class),双方交换数据,还有板卡通过PC上网(USB Gadget CDC),板卡端虚拟出一个网络设备。本篇文章主要介绍板卡作为PC的外部存储设备。


1. Linux Kernel支持usb gadget 设备中的MSC

MSG即 Mass Storage Class.

需要把该驱动配置为模块加载方式,因为在文件系统中要灵活识别SD卡,或者NandFlash,或者Ramdisk为 PC的一个外设。

 


内核配置路径:

make menuconfig -> Device  Driver-> usb  support -> usb gadget support 

注意: MiniUSB 口需要配置成USB  OTG模式,或着USB Device工作模式,一般在板级文件进行USB工作模式的配置。

2  配置完成后,make uImage编译内核,然后 make modules编译模块,在 /driver/usb/gadget/下面形成驱动模块 g_mass_storage.ko文件,把这个文件拷贝到文件系统的   “/lib/modules/3.2.0/kernel/drivers/usb/gadget/” 目录下面, modprobe 命令会在lib/modules路径下面搜索要加载的驱动模块库文件。


3  PC识别板卡中的SD卡:

   在超级终端里面执行:

   modprobe  g_mass_storage file=/dev/mmcblk0  removable=1  

  以上命令加载gadget msc驱动,传递SD卡为模块参数,使用micro usb 线连接板卡与PC,这时PC端识SDFAT32分区,可以拷贝文件到SD卡中,拷贝完成后可以在开发板中查看到SD卡中的新文件。 使用超级终端在SD卡创建文件,需要重新连接板卡与PCPC才能识别SD卡新创建的文件。

 

另外需要注意的是:从SD卡拷贝文件到PC,速度是比较快的,能达到18M/S,而从PC拷贝文件到SD卡速度很慢,大概是1.4M/s,最后拷贝的文件经过MD5验证,数据是安全的,未丢失数据。

Read:

b9cdf2cbec8014750fde35d9e32674f4-----origin sdcard file---OK--MAX SPEED=18M/S-

b9cdf2cbec8014750fde35d9e32674f4-----read to pc files

Write:

b9cdf2cbec8014750fde35d9e32674f4------pc file-OK-MAX SPEED=1.4M/S

b9cdf2cbec8014750fde35d9e32674f4------sdcard file

 

4  PC识别NandFlash

  PC识别SD卡步骤较为单一,因为我们的SD卡具有FAT32分区,且为独立的块设备,Windows系统很容易识别,而我们的NandFlashUBI文件系统,所以我们要在NandFlash上面创建一个虚拟的块设备,关键点是 /dev/loop 设备节点,该设备节点专门用来驱动模拟的块设备:

 mkdir  /usbfile

 dd  /usbfile

 mkdir files

 dd  if=/dev/zero  of=/usbfile/disk.img  bs=1M  count=20   //生成20M的二进制镜像文件

 mkdosfs  disk.img //  使用mkdosfs工具把disk.img 文件格式化成FAT32文件系统;

 mount -t vfat -o sync  /usbfile/disk.img   /usbfile/files  //该命令会使用 /dev/loop设备节点连接好disk.img 与 usbfile/files文件夹,这时如果我们mount一下会看到:



这时我们使用:  modprobe  g_mass_storage file=/usbfile/disk.img  removable=1  命令即可识别NandFlash的 disk.img 文件为PC的一个外部存储空间,PC可以拷贝文件到该虚拟磁盘中;

cd   /usbfile/

./sync

ls /usbfile/files

可以看到PC拷贝到该虚拟磁盘中的文件,实现了PCNandFlash直接的数据传递。

下图是文件系统 /usbfile 文件夹下面的必要文件:



需要注意的是:


PC拷贝文件到虚拟磁盘后,使用超级终端查看虚拟磁盘中的内容时需要执行 ./sync命令,sync是一个脚本,该脚本会重新挂载虚拟磁盘到 /usbfiles/files目录,否则无法看到刚刚从PC拷贝的文件。

如果使用超级终端在 /usbfiles/files下面创建文件,需要重新插拔MicroUSB线,PC端才能看到虚拟磁盘中的新文件;

PC拷贝到NandFlash的数据的速度也是比较慢的,而NandFlash的数据拷贝到PC的速度更好一些。

PC写数据到NandFlash:1.8M/S

NandFlash 数据到PC的速度跟SD卡到PC的速度相当,17M/s.

 

5  PC识别板卡的内存disk

 dd if=/dev/zero of=/dev/shm/50M bs=1M count=50"

 insmod g_mass_storage.ko file=/dev/shm/50M

 

这时如果使用 micro usb线连接好PCPC不能识别文件系统格式,会提示格式化分区,选择FAT32格式化方式即可。

由于是内存文件系统,故系统重新启动后,数据会丢失。


注意:

      目前我们发布的Qt文件系统,添加好了开机自动识别NandFlash 中  /usbfile/disk.img 虚拟磁盘的命令

不过未合并到Master分支,拥有自己独立的分支: 

USB Gadget Storage功能调试_第1张图片

目前 usb_gadget_storage分支已经上传到了Git服务器中,kernel同样拥有该功能的分支。


注:

    目前发布的Kernel中默认usb gadget ->mass storage class  编译进了内核中,如果采用模块编译该模块,且用户态未加载该模块时会出现 usb otg作为 Host或者Device均无任何的打印信息产生.我们的用户对USB Gadget Storage功能的需求有限,用户态也未默认加载该驱动模块。如果用户确实需要可以提供给用户作为技术支持部分。

   另外需要强调的是 xS  xS-II板卡底板上面Mini USB 作为Device使用,而xS,xS-II核心板支持USB OTG功能,因为USB1控制器引出了DRVVBUS总线,USB0未引出。 用户也可以使用USB0固定作为Host或者固定作为Device,但是USB0不可以作为OTG,USB1可以作为OTG使用。 xD核心板两路USB均支持OTG模式,xD商业级版本MiniUSB支持Device,而工业级版本MiniUSB接口支持OTG功能,比如可以直接插上鼠标使用,如果与PC相连板卡作为PC的外部存储,需要把USB  Gadget Mass Storage Class编译成模块加载,编译成模块加载后即可以识别插入的USB鼠标,也可以作为PC的外部存储,目前发布的版本把该驱动编译进内核,未以模块库形势加载,所以目前发布的xD  工业级 Linux版本 USB OTG默认支持 USB 鼠标或者U盘的插入。

   目前335x  Linux平台软件配置USB0,USB1为OTG模式,用户不需要修改软件部分,只需要修改底板的USB相关电路即可实现USB OTG功能.


笔者在实现该功能时参考了相关文章:

http://zh.wikipedia.org/wiki//dev/loop

http://blackfin.uclinux.org/doku.php?id=linux-kernel:usb-gadget:file-backed_storage

http://processors.wiki.ti.com/index.php/AM335x-PSP_04.06.00.03_Features_and_Performance_Guide#USB_Mass_Storage_Class_Slave_Driver

http://e2e.ti.com/support/embedded/linux/f/354/t/155152

http://processors.wiki.ti.com/index.php/Usbgeneralpage#Mass_Storage_Gadget

http://processors.wiki.ti.com/index.php/USB_File_Storage_Gadget

http://www.linux-usb.org/gadget/file_storage.html

希望这篇文章对需要实现相同功能的朋友有所帮助,如果您有更好的方法实现该功能,欢迎跟贴。




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