Linux USB U盘热插拔挂载和卸载

一、硬件平台

        1、  控制器：MT7620（A9内核）

        2、  RTC芯片：MCP7940

二、软件平台

       1、开发环境：Ubuntu12.04 

       2、SDK内核包：MT7620 SDK软件开发包（MediaTek_ApSoC_SDK_4320_20150414.tar.bz2）

       3、内核版本：linux-2.6.36.x

三、参考资料

      《MTK_APSoC_SDK_User_Manual.pdf》。

      下载链接：http://download.csdn.net/detail/xhoufei2010/9478004

四、USB U盘驱动简介

        USB Mass Storage是一类USB存储设备，这些设备包括USB磁盘、USB硬盘、USB磁带机、USB光驱、U盘、记忆棒、智能卡和一些USB摄像头等，这类设备由USB协议支持。

       对于USB的U盘驱动，已经非常完善，大家只需要简单地配置一下内核，开启U盘的功能即可。

五、U盘配置

       5.1 取消内核自动挂载功能

        由于Linux 内核包默认会自动挂载，且内核初始化的过程中，挂载出现在创建USB节点之前，经常出现自动挂载导致内核崩溃，故取消内核挂载，自己监听USB的热插拔，然后挂载。

        1.开启设置busybox

        进入到内核开发包目录 cd /home/kernel/source

        输入命令 make menuconfig

        Kernel/Library/Defaults Selection  --->Customize Busybox Settings ，选中该选项，如图5-1所示，设置完成之后，保存退出。

        

                                                          图5-1 设置Busybox

       2. 取消USB自动挂载/卸载功能

       在图5-1保存设置之后，会自动跳转到busybox的设置界面，在界面中，进入Linux System Utilities，取消掉Support command execution at device addition/removal 选项，如图5-2所示。

                                                       图5-2 取消USB的自动挂载/卸载

       5.2 开启U盘功能

        在linux-2.6.36.x中，输入命令make menuconfig，进入配置

        Linux Kernel Configuration ---> Device Drivers  ---> USB support ，在配置中，选中USB Mass Storage support，如图5-3所示。

                                                         图5-3 开启USB U盘支持

六、监听USB热插拔程序

       6.1 说明

        对于USB的热插拔，实际就是建立一个socket，采用socket监听USB的插拔信息。

        当监听到USB插入信息，且发现在 /dev目录下，存在 sda1或者sdb1分区（有时候分区节点为其他名称，根据实际分区修改分区的名称判断条件）的时候，就挂载USB分区到 /tmp/usb目录下。

        当监听到USB拔出信息，则卸载 /tmp/usb目录。

        6.2 usb控制器头文件，UsbController.h。

/**
 * @addtogroup module_genericGateway
 * @{
 */

/**
 * @file
 * @brief USB控制器，管理USB插拔及挂载。
 * @details 
 * @version 1.0.0
 * @author sky.houfei
 * @date 2016-3-18
 */


#ifndef _USB_USBCONTROLLER_H_
#define _USB_USBCONTROLLER_H_


#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

//******************************************************************************
#include <stdbool.h>


//******************************************************************************
/**
 * @brief USB控制器初始化，准备USB的监听服务。
 * @return ret, int，如果初始化成功，则返回0，否则为-1.
 */
int UsbController_Init(void);


/**
 * @brief USB设备挂载监听。
 * @details 如果USB之前没有挂载且当前可以挂载，则挂载。
 * \n 如果USB之前挂载成功，此时设备已经被拔出，则卸载。
 */
void UsbController_MountMonitor(void);


/**
* @brief 是否已经挂载成功。
* @return bool s_isMounted, USB设备挂载成功，则返回 true, 否则返回false。
*/
bool UsbController_IsMounted(void);


#ifdef __cplusplus
}
#endif


#endif  // _USB_USBCONTROLLER_H_

/** @} */

       6.3 usb控制器监听热插拔c文件， UsbController.c

/**
 * @addtogroup module_genericGateway
 * @{
 */

/**
 * @file
 * @brief USB控制器，管理USB插拔及挂载。
 * @details 
 * @version 1.0.0
 * @author sky.houfei
 * @date 2016-3-18
 */

//******************************************************
#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
#include <string.h> 
#include <ctype.h> 
#include <sys/un.h> 
#include <sys/ioctl.h> 
#include <sys/socket.h> 
#include <linux/types.h> 
#include <linux/netlink.h> 
#include <errno.h> 
#include <unistd.h> 
#include <arpa/inet.h> 
#include <netinet/in.h> 
#include "UsbController.h"
#include "GenericGateway.h"

//******************************************************
#define UEVENT_BUFFER_SIZE 2048 

//******************************************************
static bool isUsbConnected = false;
static int s_hotplugSock = 0;
static bool s_isMounted = false;

 //******************************************************
static void* UsbController_HotPlugMonitor(void);  // USB监听，监听USB的插拔事件，并进行挂载和卸载USB设备。


//******************************************************
static int UsbController_HotplugSockInit(void) 
{ 
    const int buffersize = 1024; 
    int ret; 

    struct sockaddr_nl snl; 
    bzero(&snl, sizeof(struct sockaddr_nl)); 
    snl.nl_family = AF_NETLINK; 
    snl.nl_pid = getpid(); 
    snl.nl_groups = 1; 

    int s = socket(PF_NETLINK, SOCK_DGRAM, NETLINK_KOBJECT_UEVENT); 
    if (s == -1)  
    { 
        perror("socket"); 
        return -1; 
    } 
    setsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &buffersize, sizeof(buffersize)); 

    ret = bind(s, (struct sockaddr *)&snl, sizeof(struct sockaddr_nl)); 
    if (ret < 0)  
    { 
        perror("bind"); 
        close(s); 
        return -1; 
    } 

    return s; 
} 


/**
 * @brief USB控制器初始化，准备USB的监听服务。
 * @return ret, int，如果初始化成功，则返回0，否则为-1.
 */
int UsbController_Init(void)
{
	const int buffersize = 1024; 
    int ret; 
	pthread_t id;

    struct sockaddr_nl snl; 
    bzero(&snl, sizeof(struct sockaddr_nl)); 
    snl.nl_family = AF_NETLINK; 
    snl.nl_pid = getpid(); 
    snl.nl_groups = 1; 

	if (access("/dev/sda1", 0) == 0)
	{
		// USB已经连接成功
		isUsbConnected = true;
	}


	UsbController_MountMonitor();	// 首次检查USB是否挂载
    s_hotplugSock = socket(PF_NETLINK, SOCK_DGRAM, NETLINK_KOBJECT_UEVENT); 
    if (s_hotplugSock == -1)  
    { 
        perror("socket error"); 
        return -1; 
    } 
    setsockopt(s_hotplugSock, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &buffersize, sizeof(buffersize)); 

    ret = bind(s_hotplugSock, (struct sockaddr *)&snl, sizeof(struct sockaddr_nl)); 
    if (ret < 0)  
    { 
        perror("bind error"); 
        close(s_hotplugSock); 
        return -1; 
    } 

	ret = pthread_create(&id, NULL, UsbController_HotPlugMonitor, NULL);  
    if (ret != 0)   
    {  
        printf("pthread_create error = %d\n", ret);  
    }  

	return 0;
}


/**
 * @brief USB监听热插拔，监听USB的插拔事件，并进行挂载和卸载USB设备。
 */
static void* UsbController_HotPlugMonitor(void)
{ 
	pthread_detach(pthread_self());
	char *result = NULL;
    char buf[UEVENT_BUFFER_SIZE * 2] = {0};     //  Netlink message buffer  
	
	while (1)
	{
	    recv(s_hotplugSock, &buf, sizeof(buf), 0); // 获取 USB 设备的插拔会出现字符信息，
		result = strtok(buf, "@");                // 查看 USB的插入还是拔出信息
		if (result != NULL)
		{
			if ((strcmp(result, "add") == 0))
			{
				if (isUsbConnected == false)
				{
					isUsbConnected = true;
				}

			}
			else if ((strcmp(result, "remove") == 0))
			{
				if (isUsbConnected == true)
				{
					isUsbConnected = false;
				}
			}
		}
		memset(buf, 0, UEVENT_BUFFER_SIZE * 2);
	}
}


/**
* @brief 是否连接成功。
* @return bool isConnnected, USB设备连接成功，则返回 true, 否则返回false。
*/
static bool UsbController_IsConnected(void)
{
	return isUsbConnected;
}


/**
 * @brief 挂载文件系统。
 * @details 创建文件夹 /tmp/usb，将USB设备挂在在该目录下。尝试挂在 sda1和sdb1，如果都挂在失败，则认为挂载失败。
 * @return 如果挂载成功，则返回0，否则为-1。
 */
static int UsbController_MountFileSystem(void)
{
	const char directory[] = "/tmp/usb";
	int ret = 0;

	printf("Try to mount the usb device\n");
	// 检测是否存在文件夹
	if (access(directory, 0) == -1)
	{
		// 文件夹不存在
		if (mkdir(directory, 0777)) // 创建文件夹
        {
            printf("creat directory(%s) failed!!!", directory);
			return -1;
        }
	}

	if (system("mount -t vfat /dev/sda1  /tmp/usb") < 0)  // 挂载USB的文件系统
	{
		if (system("mount -t vfat /dev/sdb1  /tmp/usb") < 0)
		{
			return -1;
		}
	}

	return 0;
}


/**
 * @brief 卸载文件系统。
 * @return 如果挂载成功，则返回0，否则为-1。
 */
static int UsbController_UnmountFileSystem(void)
{
	int ret = 0;

	if (system("umount /tmp/usb") < 0)  // 挂载USB的文件系统
	{
		printf("Umount the usb device failed\n");
		ret =  -1;
	}

	printf("Umount the usb device success\n");
	return ret;
}


/**
 * @brief USB设备是否可以挂载。
 * @details 设备处于连接状态，且在/dev/目录下创建了sda1或者sdb1节点，则视为可以挂载。
 * @return 如果可以挂在，则返回true，否则为false。
 */
static bool UsbController_IsMountable(void)
{
	bool isMountable = false;
	bool isPartitionExist = false;

	if (access("/dev/sda1", 0) == 0 || access("/dev/sdb1", 0) == 0)
	{
		// 存在分区 /dev/sda1 或者 /dev/sdb1
		isPartitionExist = true;
	}

	if (isUsbConnected == true && isPartitionExist == true)
	{
		isMountable = true;
	}

	return isMountable;
}


/**
 * @brief USB设备挂载监听。
 * @details 如果USB之前没有挂载且当前可以挂载，则挂载。
 * \n 如果USB之前挂载成功，此时设备已经被拔出，则卸载。
 */
void UsbController_MountMonitor(void)
{
	if (s_isMounted == false && UsbController_IsMountable() == true)
	{
		// 之前没有挂载且当前可以挂载，挂载文件系统
		if (0 == UsbController_MountFileSystem())
		{
			printf("Mount success\n");
			s_isMounted = true;
			GenericGateway_SetUsbMounted(s_isMounted);
		}
	}
	else if (s_isMounted == true && UsbController_IsConnected() == false)
	{
		// 之前挂载成功，此时设备已经被拔出，卸载设备
		if (0 == UsbController_UnmountFileSystem())
		{
			s_isMounted = false;
			GenericGateway_SetUsbMounted(s_isMounted);
		}
	}
}


/**
* @brief 是否已经挂载成功。
* @return bool s_isMounted, USB设备挂载成功，则返回 true, 否则返回false。
*/
bool UsbController_IsMounted(void)
{
	return s_isMounted;
}


/** @} */

       6.4 主函数 main.c

#include <stdio.h>
#include "usb/UsbController.h"

int main(int argc, char** argv)
{
	int secondCount = 0;
	UsbController_Init();
	
	
	while (1)
	{
		sleep(1);
		secondCount++;
		if (secondCount >= 5)
		{
			secondCount = 0;
			UsbController_MountMonitor();
		}
	}
}

    6.5 测试结果

    6.5.1 USB 插入

     1. 查看USB设备

     # ls /dev/sd*
     /dev/sda1  /dev/sda

     2. 插入设备打印信息

# [  226.340000] usb 1-1: new high speed USB device using rt3xxx-ehci and address 6
[  226.490000] scsi4 : usb-storage 1-1:1.0
[  227.520000] scsi 4:0:0:0: Direct-Access     Kingston DataTraveler 2.0 1.00 PQ: 0 ANSI: 4
[  227.540000] sd 4:0:0:0: [sda] 30310400 512-byte logical blocks: (15.5 GB/14.4 GiB)
[  227.550000] sd 4:0:0:0: [sda] Write Protect is off
[  227.560000] sd 4:0:0:0: [sda] Assuming drive cache: write through
[  227.570000] sd 4:0:0:0: [sda] Assuming drive cache: write through
[  227.580000]  sda: sda1
[  227.590000] sd 4:0:0:0: [sda] Assuming drive cache: write through
[  227.590000] sd 4:0:0:0: [sda] Attached SCSI removable disk
Try to mount the usb device
[  232.110000] FAT: utf8 is not a recommended IO charset for FAT filesystems, filesystem will be case sensitive!
Mount success

     3. 查看USB挂载后的文件系统

     查看之后，可以正常获取到U盘的内容。

     # ls /tmp/usb/
test       software   computime

         6.5.2 USB 拔出

      1. USB拔出之后，打印信息：

      # [  789.230000] usb 1-1: USB disconnect, address 6
      Umount the usb device success

      2. 查看文件系统

      查看，发现/tmp/usb目录的内容已经被卸载，正常卸载。

      # ls /tmp/usb/
      # 
      #