USB 中MTP和UMS 模式

MTP的全称是Media Transfer Protocol（媒体传输协议），它是微软公司提出的一套媒体文件传输协议。
UMS(USB Mass Storage:大容量存储)是一个计算通信协议的设置 由USB实现者论坛定义，运行于串行总线。标准提供了各种存储设备的界面。

UMS和MTP不同

• UMS模式下，PC操作存储设备的粒度是设备块（FAT block），而非文件系统。什么意思？此处举一个简单例子。当Android手机通过UMS将sdcard挂载到PC后，PC就拥有对sdcard的绝对控制权。这样，手机就无法同时访问sdcard了。这种做法带来的后果就是Camera或Music程序将因没有外部存储空间而提示无法进行操作（注意，有些厂商的手机对此进行过修改，使得Camera能短时间录制一部分视频到内部存储空间）。这也是Android早期版本中一个很明显的特点。另外，由于PC在操作sdcard时可能弄坏其文件系统，这将导致sdcard重新挂载到手机后不能被识别。
• 如果Android手机的sdcard以MTP模式挂载到PC机上，sdcard的控制权其实还是属于手机。只不过智能手机通过MTP协议向PC机构建了一个虚拟文件系统。PC机操作其中的文件时，都会通过标准MTP协议向智能手机发起请求。另外，Android把MTP功能集成在MediaProvider[1]中，其好处是PC机操作（例如拷贝或删除等）媒体文件时，媒体数据都会及时更新到媒体数据库中。而UMS模式下，当sdcard挂载回手机后，Android还得花较长时间重新扫描媒体文件以更新媒体数据库。

UMS

大多数目前主流的操作系统都支持USB大容量存储设备，较老的系 统可以通过补丁使之可用。

如何使用UMS（大容量存储器）

设置 UMS 模式 3.1.1.

步骤 1: 选择功能表 > 选择设定 > 选择手机设定
步骤 2: 选择个人电脑连接
步骤3: 选择大容量存储或连接时询问

3.1.2. 连接 USB 数据线 如果USB模式是连接时询问，用户可以在弹出窗口中选择USB模式。如果USB模式是大容量存储，UMS将自动运行。 如果存储卡已插入，大容量存储设备将出现在窗口文件浏览。

3.2. 使用UMS传输内容使用窗口文件浏览 用户可以使用拖放方式发送或接收文件到设备。
##MTP
一 背景知识介绍

笔者相信《程序员》杂志的绝大多数读者或多或少都使用过MTP。因为早在智能手机普及前，数码相机和MP3播放器等都使用了MTP的前身PTP（Picture Transfer Protocol）进行媒体文件传输。那时，只要通过USB数据线把它们连接上Windows操作系统，就能在“我的电脑“中见到这些设备了。此后，用户可以把它们当做U盘一样使用，例如对其进行目录、文件的浏览和拷贝等操作。

MTP的好处还有很多，例如它可判断PC机拷贝的媒体文件是否受目标手机支持，甚至可以触发对应的转码程序将其转换成手机支持的格式。不过和UMS相比，MTP也有不足之处：

• 传输大文件的速度较慢。
• MTP不能直接修改文件本身。只能先拷贝到本地修改，完毕后再拷贝回去。
• 除了Windows外，Linux和MacOS对MTP支持还不是很完善。

1.1 MTP协议介绍

根据协议，MTP的使用者包括两个部分，分别是Initiator和Responder。如图1-1所示：

由图1-1可知：

• Initiator：主要是指USB Host，例如PC机，笔记本等。协议规定所有MTP操作只能由Initator发起。

  注意：后文我们将统一以PC代表Initiator，Android手机代表Responder。与很多协议一样，MTP也有自己的协议栈，如图1-2所示：
  
  由图1-2可知，MTP协议栈由下到上分别是：

  • Pyshical Layer（物理层）：物理层在MTP协议中用来传输数据。目前有三种物理层可供MTP使用。它们分别是USB：其主要特点是传输文件，同步媒体文件时速度快，而且可以边工作边充电，这是目前用的最多的一种方式；
  • IP：基于IP的MTP（简称MTP/IP）将通过UPnP来匹配和发现设备。它是家庭网络中是最理想的传输方式；Bluetooth：MTP/BT是最省电，同时也是速度最慢的一种传输方式，用处较少。
  • 传输层：MTP中，数据传输格式遵循PTP协议
  • 命令层：实现了MTP协议中的各种命令。

2.1 Android中MTP的代码架构

要使用MTP功能，首先需要在设置中启用USB连接模式为MTP，如图1-4所示：

图1-4所示为参考机（Android 4.1版本）中“USB连接模式”设置。该操作实际上会触发USB驱动做相应变动。本文不拟讨论其中的过程，读者可参考手机中init.platform-name.usb.rc文件以查看Android系统中USB的模式设置。从目前市面上发布的数款Android 4.0及后续版本的机型来看，MTP/PTP大有取代UMS的趋势。

根据前文所述，Android中的MTP和已有的MediaProvider模块结合紧密，以更好体现“Media Transfer”的特性。其主要结构如图1-5所示：

由图1-5可知,Android MTP架构由下到上分别是：

• C++层包括几个主要对象
  
  • 如MtpRequestPacke负责从USB驱动读取数据，并结构化命令格式及其参数、
  • MtpDataPacket负责结构化手机要返回给PC的数据包、*
  • MtpResponsePacket负责结构化手机要给PC返回的response。
  • MtpServer负责解析来自PC的命令并调用相应的接口函数进行处理。

• Java层包括UsbReceiver、MtpService、MtpServer等对象。

  • UsbReceiver用来监视USB事件，判断何时启动或停止MtpService。
  • MtpService负责启动MtpServer和加载存储设备的信息到数据库。MtpServer负责通过jni接口去启动/停止C++层中MtpServer以及处理Storage的添加和删除。
  • MediaProvider则负责查询和更新数据库。MtpDatabase名字虽然叫Database，但实际功能用于在MediaProvider和MtpServer之间转换数据格式。例如把MTP传递过来的信息（如文件大小、文件路径等）转换成MediaProvider需要的格式以方便其更新数据库。

2.2 MTP流程分析

我们先来看MTP模块启动的流程

由图1-6可知：

• 当手机连上usb线后，UsbReceiver会收到来自系统的USB_STATE广播事件。接着它需要从UsbManager中查询USB的链接状态，MTP的设置信息和PTP的设置信息。当用户设置为使用MTP模式时，UsbReceiver将通过startService函数启动MtpService。
• MtpService启动，在其onStartCommand中将创建MtpDatabase对象和MtpServer对象。
• 
  MtpServer是Android平MTP协议处理的核心模块，它会单独启动一个线程用于接收PC端的命令，其代码如图1-7所示：
  
  由图1-7可知，MtpServer不断从文件描述符读取请求，然后调用handleRequest进行处理。最后把处理结果返回给对端。

从这段代码读者可以发现，Android MTP命令层和物理层之间的耦合度较低，这样也方便将来实现MTP/IP功能。
接下来我们看看PC端发送SendObjectInfo的处理流程，如图1-8所示：

由图1-8可知SendObjectInfo的处理流程大体步骤如下：

• PC发SendObjectInfo命令给MtpServer。MtpServer需要检查存储设备剩余空间、可支持的最大文件大小。如果一切正常的话，它会通过MediaProvider的insert函数往媒体数据库中加入一条数据项。
• 接着PC通过SendObject将文件内容传递给给MtpServer。而MtpServer就会创建该文件，并把数据写到文件中。
• 当文件数据发送完毕，MtpServer调用endSendObject。而endObject则会触发MediaScanner进行媒体文件扫描。当然，扫描完后，该文件携带的媒体信息（假如是MP3文件的话，则会把专辑信息、歌手、流派、长度等内容）加入到媒体数据库中。
  通过对SendObjectInfo描述，我们也可看出，Android充分利用了其平台本身的特性，真正将媒体传输协议和媒体文件扫描恰到好处得结合起来，从而发挥了MTP最大功效。

三 总结

本文主要对Android中的MTP进行了相关介绍。虽然MTP协议由微软提供，但因为历史原因，其使用程度相当广泛，以至于Android也提供了最基本的MTP实现。

当然，如果要做到真正实用并通过微软认证，手机厂商还需要在此基础上做进一步的开发。结合笔者自己的使用经历，国外大牌手机厂商例如Sony、Samsung、Nokia等对MTP的支持相当到位。相比而言，国内手机厂商的起步稍微晚一点，需要投入更多的精力才能超越。另外，随着无线技术的普及，MTP基于IP的实现也将极大方面用户的使用。笔者在此希望大家能一起努力，早日让用户从USB数据线中解放出来。