目录

  1. 简介
  2. 指令数据和状态协议
    1. CBW指令格式
    2. CSWCommand Status Wrapper状态格式
  3. 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。

bInterfaceSubClass 命令集 描述
01h RBC 通常,FlashDevice使用RBC,事实上所有大容量存储设备都可使用RBC
02h SFF-8020i,MMC-2(ATAPI) 适用硬盘,C/DVD
03h QIC-157 适用磁盘
04h UFI 适用软盘
05h SFF-8070i 适用移动存储设备
06h SCSI 目前绝大多数USB Mass Storage设备都使用SCSI指令集
bInterfaceProtocol 协议实现 描述
00h Control/Bulk/Interrupt protocol(含命令完成中断) USB海量存储类CBI传输,只适用于全速
01h Control/Bulk/Interrupt protocol(不含命令完成中断) USB海量存储类CBI传输,只适用于全速
50h Bulk-Only传输 Bulk-Only传输

  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

Bit Byte

7

6

5

4

3

2

1

0

0

04H

1

LUN

FmtData

CmpList

Defect List Format

2

Vendor-specific

3

Interleave (MSB)

4

Interleave (LSB)

5—6

保留

7

Parameter List Length (MSB)

8

Parameter List Length (LSB)

  • 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

Bit Byte

7

6

5

4

3

2

1

0

0

Reserved

1

FOV

Extend(0)

DCRT(1)

SingleTrack

Reserved

Immediate

Side

2

Defect List Length (MSB) (0)

3

Defect List Length (LSB) (8)

4—7

MSB                        Number of Blocks

8

Reserved

9—11

MSB                        Block Length

  • 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

Bit

Byte

7

6

5

4

3

2

1

0

0

12H

1

LUN

Reserved

EVPD(0)

2

Page Code

3

Reserved

4

MSB                        Allocation Length

5—11

Reserved

  • 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

Bit

Byte

7

6

5

4

3

2

1

0

0

Reserved

Peripheral Device Type

1

RMB

Reserved

2

ISO Version(00h)

ECMA Version(00h)

ANSI Version (00h)

3

Reserved

Response Data Format

4

Additional Length (31)

5—7

Reserved

8—15

Vendor Information

16—31

Product Identification

32—35

Product Revision Level

  • 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

Bit

Byte

7

6

5

4

3

2

1

0

0

55H

1

LUN

PF

Reserved

SP

2—6

Reserved

7—8

MSB                       Parameter List Length

9—11

Reserved

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

MODE SENSE

Bit

Byte

7

6

5

4

3

2

1

0

0

5AH

1

LUN

Reserved

DBD

Reserved

2

PC

Page Code

3—6

Reserved

7—8

MSB                       Parameter List Length

9—11

Reserved

    • 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协议分析的更多相关文章

  1. USB mass storage协议

    这一节主要把在实现“linux模拟U盘功能”过程中的一些调试过程记录下来,并加以解析. 一.背景知识     1.USB Mass Storage类规范概述        USB 组织在univers ...

  2. USB Mass Storage大容量存储的基本知识

    http://www.crifan.com/files/doc/docbook/usb_disk_driver/release/htmls/ch02_msc_basic.html 目录 2.1. US ...

  3. USB Mass Storage大容量存储 The Thirteen Class章节的理解

    http://blog.csdn.net/xgbing/article/details/7002558 USB Mass Storage 6.7 The Thirteen Class章节的理解 Cas ...

  4. USB Mass Storage学习笔记-STM32+FLASH实现U盘

    一.内容概述  采用STM32内部自带USB控制器外加大页NAND FLASH K9F1G08U0A实现一个128M的U盘. 1.STM32的USB控制器 STM32F103的MCU自带USB从控制器 ...

  5. usb mass storage之旅

    前面总结了usb hid keyboard,现在总结usb mass storage,在枚举阶段没什么好总结的,hid和mass storage差不多,都是同样的枚举过程,但是在他们的配置描述符.接口 ...

  6. 实现Linux下的U盘(USB Mass Storage)驱动

    如何实现Linux下的U盘(USB Mass Storage)驱动 版本:v0.7 How to Write Linux USB MSC (Mass Storage Class) Driver Cri ...

  7. 如何实现Linux下的U盘(USB Mass Storage)驱动

    如何实现Linux下的U盘(USB Mass Storage)驱动 版本:v0.7 How to Write Linux USB MSC (Mass Storage Class) Driver Cri ...

  8. Android USB Connections Explained: MTP, PTP, and USB Mass Storage

    Android USB Connections Explained: MTP, PTP, and USB Mass Storage Older Android devices support USB ...

  9. usb mass storage device

    Problem adding USB host device to KVM Windows guest machine. Status: CLOSED CURRENTRELEASE   Aliases ...

随机推荐

  1. win7 奇怪的temp用户

    在C:\Users\TEMP 有个temp用户,win+r打开的也是 C:\Users\TEMP>,而不是C:\User\Administrator. 以下文章转自: http://hi.bai ...

  2. UESTC_秋实大哥去打工 2015 UESTC Training for Data Structures<Problem G>

    G - 秋实大哥去打工 Time Limit: 3000/1000MS (Java/Others)     Memory Limit: 65535/65535KB (Java/Others) Subm ...

  3. LeeCode-Swap Nodes in Pairs

    Given a linked list, swap every two adjacent nodes and return its head. For example,Given 1->2-&g ...

  4. windows平台vhd磁盘文件挂载

    在windows平台下挂载vhd磁盘文件类似于挂载iso等文件; 使用VHDMount工具挂载VHD文件 启动Hyper-V里的外部VHD文件有点困难.如果在备份驱动上有个VHD文件,并需要从其虚拟机 ...

  5. Android ScrollView用法

    Android ScrollView用法 今天试着使用了一下Android的滚轮,以下是一个小小的测试,读取测试文件,主要是使用scrollTo函数和getScrollY(),程序点击BUTTON按钮 ...

  6. 【转】android camera(一):camera模组CMM介绍

    关键词:android  camera CMM 模组 camera参数平台信息:内核:linux系统:android 平台:S5PV310(samsung exynos 4210)  作者:xubin ...

  7. pl/sql连接远程服务器

    1.oracle提供了instantclient,下载instantclient-basic-win32-10.2.0.4.zip,将包解压存放到本地,如:D:\STUDY\instantclient ...

  8. 使用react-native做一个简单的应用-01项目介绍

    学习react-native也有一个月的时间了.当学习了关于react-native的基础知识之后,打算自己去仿一个应用去练手.于是花了10天左右的时间,这个小应用的基本功能也实现的差不多了. 在展示 ...

  9. dojo.hasClass/dojo.addClass/dojo.removeClass/dojo.toggleClass/dojo.repalceClass

    dojo.hasClass(/*DomNode*/node or DomIdstring,/*String*/classString)//如果节点中有特定的类,那么返回ture,否则返回false d ...

  10. Win7 64位系统上配置使用32位的Eclipse(转)

    Win7 64位系统上配置使用32位的Eclipse 博客分类: Eclipse eclipse  最近工作电脑换成了64位的win7系统,之前个人电脑上安装的jdk和Eclipse都是32位的.而新 ...