U盤是我們最常使用的一種USB設(shè)備，本文繼續(xù)使用DOSUSB做驅(qū)動(dòng)，試圖以讀取扇區(qū)的方式讀取你的U盤。
本文可能涉及的協(xié)議可能會(huì)比較多。
一、了解你的U盤
首先我們用上一篇文章介紹的程序usbview.exe去看一下你的U盤，我在本文中用于測(cè)試的U盤情況如下：
Device Descriptor: (設(shè)備描述符)
USB Address: 1
Length: 18
Descriptor Type: 1
USB Specification nr.: 0x0110
Calss Code: Class code specified by interface
Subclass Code: 0x00
Protocol Code: 0x00
MAX Packet Size: 0x08
Vendor ID: 0x058f
Product ID: 0x9321
Device Code: 0x0100
Manufacture Index: 1
Product Index: 2
Serial Number Index: 0
Number of Configuration: 1
String Descriptor: (字符串描述符)
Manufacturer: Alcor Micro
Product: Mass Storage Device
Configuration Descriptor: (配置描述符)
Length: 9
Descriptor Type: 2
Total Length: 32
Number of Interfaces: 1
Configuration Value: 1
Configuration Index: 0
Attributes: Bus Powered
Max Power: 50mA
Interface Descriptor: (接口描述符)
Length: 9
Descriptor Type: 4
Interface Number: 0
Alternate Setting: 0
Number of Endpoints: 2
Interface Class: Mass Storage Device
Interface Sub Class: 6
Interface Protocol: 80
Interface Index: 0
Endpoint Descriptor: (端點(diǎn)描述符)
Length: 7
Descriptor Type: 5
Endpoint Address: 1 OUT endpoint
Attributes: Bulk
Max Packet Size: 64
Interval: 0
Endpoint Descriptor: (端點(diǎn)描述符)
Length: 7
Descriptor Type: 5
Endpoint Address: 2 IN endpoint
Attributes: Bulk
Max Packet Size: 64
Interval: 0
各種描述符的含義在以前的文章中介紹過了，或者去翻閱USB的specification，這里就不多說了，我們從接口描述符開始就一些關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行一下說明。
首先看接口描述符，Interface Class = 8，表明是Mass Storage Device；Sub Class = 6，表明執(zhí)行SCSI命令；Interface Protocol = 0x80，表明支持Bulk傳輸；另外，Number of Endpoints = 2，表明有兩個(gè)端點(diǎn)。
兩個(gè)端點(diǎn)描述符要注意的是，Endpoint Address = 1的是OUT端點(diǎn)，Endpoint Address = 2的是IN端點(diǎn)，有些可能會(huì)不一樣；有些U盤可能還會(huì)有第三個(gè)端點(diǎn)，比如支持中斷傳輸?shù)腢盤還會(huì)有一個(gè)Interrupt端點(diǎn)，不過這都沒有關(guān)系。
我大概看了我手頭有的5個(gè)U盤，都支持批量傳輸，且支持SCSI命令，所以，這可能是一個(gè)比較典型的例子，我們就以它為例。
二、CBW(Command Block Wrapper)和CSW(Command Status Wrapper)
在《USB系列之一》中，我們安裝了一個(gè)DOSUSB，在《USB系列之二》中，我們利用USBDOS讀取了所有的描述表，掌握這些內(nèi)容需要了解USB協(xié)議1.1（USB Specification Revision 1.1）即可，當(dāng)然還要了解USBDOS，不過這個(gè)比較簡(jiǎn)單。
在系列一和系列二中，我們已經(jīng)對(duì)DOSUSB的一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)URB有所了解，本文中還要大量用到，我們還接觸了一個(gè)結(jié)構(gòu)叫device_request，這個(gè)結(jié)構(gòu)是在USB協(xié)議中定義的，用于向設(shè)備發(fā)送命令（Request），本文也會(huì)用到。
與前面不同的是，前面的兩個(gè)系列可以針對(duì)任何USB設(shè)備，比如U盤、攝像頭、打印機(jī)等，而本文將只針對(duì)我們經(jīng)常使用的USB設(shè)備----U盤，如果你打算嘗試本文所介紹的內(nèi)容，請(qǐng)準(zhǔn)備好一個(gè)U盤，什么樣子的都行，或者是一個(gè)USB讀卡器，不過要記得插一張卡進(jìn)去，實(shí)際上本文所載范例就是使用一個(gè)USB的CF卡讀卡器完成的，不用擔(dān)心損害你的U盤中的數(shù)據(jù)，本文不會(huì)對(duì)U盤進(jìn)行任何寫操作，僅僅做一些讀操作。
這個(gè)系列中我們需要針對(duì)U盤讀更多的規(guī)范，如下：
不用為規(guī)范發(fā)愁，實(shí)際上，前兩個(gè)規(guī)范都很短，其中第一個(gè)對(duì)實(shí)際編程沒有什么作用，但最好看一下；第二個(gè)規(guī)范連目錄一共22頁(yè)，其中13頁(yè)以前的內(nèi)容可以跳過（很多和USB Specification中相同），第三個(gè)規(guī)范主要看第6章，第四個(gè)規(guī)范主要看第5章，后兩個(gè)規(guī)范在編程時(shí)需要經(jīng)常翻閱，以便了解你正在實(shí)現(xiàn)的SCSI命令的具體格式和參數(shù)。
本節(jié)我們主要介紹兩個(gè)新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這兩個(gè)結(jié)構(gòu)都是在第二個(gè)規(guī)范中定義的。
第一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)叫CBW(Command Block Wrapper)
這個(gè)結(jié)構(gòu)將承載具體的與設(shè)備有關(guān)的命令發(fā)送到設(shè)備上去，這個(gè)結(jié)構(gòu)分成兩部分，第一部分從byte[0]--byte[14]共15個(gè)字節(jié)，第而部分從byte[15]--byte[30]共16個(gè)字節(jié)，整個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為31個(gè)字節(jié)。規(guī)范中并沒有定義第二部分的內(nèi)容，這是因?yàn)榈诙糠殖休d的具體的命令，既與命令集（SCSI命令集）有關(guān)，也與具體的命令有關(guān)，我們使用SCSI命令集，所以后16個(gè)字節(jié)的內(nèi)容在前面提到的后面兩個(gè)規(guī)范中有定義。
比如我們要向設(shè)備發(fā)出一個(gè)SCSI命令I(lǐng)NQUIRY（我們姑且先不要管命令的含義），那么這個(gè)命令的結(jié)構(gòu)在SPC-3的第142頁(yè)有定義，如下：
對(duì)于SCSI INQUIRY這條命令而言，CBW的第二部分的定義就是上面的這六個(gè)字節(jié)，不同的命令，定義也會(huì)不同。
好，我們回到CSW的結(jié)構(gòu)上來(lái)，根據(jù)規(guī)范，dCBWSignature的值必須是0X43425355，其實(shí)就是USBC這幾個(gè)字母倒過來(lái)，這是因?yàn)镃BW的字符順序是little endian（這個(gè)東東在以前有關(guān)網(wǎng)絡(luò)編程的文章中介紹過），而我們PC機(jī)中的字符順序是big endian，所以要顛倒一下，總之寫dCBWSignature = 0X43425355就OK了；dCBWTag僅僅是一個(gè)標(biāo)志，你可以填任何值，這里要先說一下CSW（Command Status Wrapper），我們每發(fā)出一個(gè)命令，設(shè)備都會(huì)返回一個(gè)CSW(這個(gè)東東下面很快就要介紹了)，以說明命令的執(zhí)行狀態(tài)，這個(gè)結(jié)構(gòu)中也有Signature和Tag這兩個(gè)字段，其中Tag字段和發(fā)出命令時(shí)CBW中的Tag字段相同，這樣就可以區(qū)分這個(gè)CSW是和那個(gè)CBW對(duì)應(yīng)的了，至于Signature，下面再說。
下一個(gè)字段是dCBWDataTransferLength，表示的是當(dāng)這個(gè)命令發(fā)出后，我們希望設(shè)備返回?cái)?shù)據(jù)的字符數(shù)或者我們要向設(shè)備傳輸?shù)淖址麛?shù)，本文僅涉及從設(shè)備返回?cái)?shù)據(jù)，不涉及向設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)；舉例來(lái)說：我們發(fā)送INQIURY命令到設(shè)備，按照SPC-3第144頁(yè)的說明，該命令返回的數(shù)據(jù)至少為36個(gè)字節(jié)，所以，此時(shí)這個(gè)字節(jié)應(yīng)該填36；再如：我們讀取U盤的一個(gè)扇區(qū)，如果扇區(qū)的長(zhǎng)度是512個(gè)字節(jié)，那么這個(gè)字段就要填512。
再下來(lái)是bmCBWFlags字段，這個(gè)字段只有bit 7有意義，為0表示要向設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)，為1表示要從設(shè)備獲得數(shù)據(jù)。
bCBWLUN字段總是填0，因?yàn)榻^大多數(shù)的U盤都不支持多LUN(Logical Unit Number)，只有一個(gè)邏輯單元自然好嗎就是0了。
bCBWCBLength字段是只CBW第二部分的長(zhǎng)度，像前面舉例的INQUIRY命令，長(zhǎng)度為6個(gè)字節(jié)，則這個(gè)字段就應(yīng)該填6，再如：READ(10)命令的長(zhǎng)度是10個(gè)字節(jié)（SBC-2第42頁(yè)有定義），這個(gè)字段當(dāng)然要填10了。
第二個(gè)要說的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是CSW，當(dāng)host向device發(fā)送一個(gè)CBW后，接著就可以從device收到數(shù)據(jù)（或者發(fā)數(shù)據(jù)到device），當(dāng)接受完所需的的數(shù)據(jù)后，就可以從device獲得一個(gè)CSW(Command Status Wrapper)，CSW的結(jié)構(gòu)如下：
前面說過，在CBW中的dCBWSignature的值恒為：0x43425355，得到的CSW中的dCSWSignature的值為：0x53425355，dCSWTag與dCBWTag中的一致。
在得到的CSW中，恒定有13個(gè)字節(jié)，bCSWStatus的定義如下：
三、發(fā)送命令和接收數(shù)據(jù)
我們知道USB協(xié)議中定義了三種傳輸方式，控制傳輸、批量傳輸、中斷傳輸和實(shí)時(shí)傳輸，在《USB系列二》中我們一直都在使用控制傳輸，我們應(yīng)該比較熟悉了，本文中將涉及批量傳輸。
我們?cè)谑褂每刂苽鬏敃r(shí)，我們?cè)O(shè)置好URB啟動(dòng)傳輸事務(wù)，相應(yīng)的結(jié)果將返回到制定得buffer中，批量傳輸沒有那么簡(jiǎn)單，批量傳輸分為輸出事務(wù)和輸入事務(wù)，我們應(yīng)該注意到，前面在看U盤的描述表時(shí)，在端點(diǎn)這一級(jí)有兩個(gè)端點(diǎn)，一個(gè)叫OUT端點(diǎn)，一個(gè)叫IN端點(diǎn)，當(dāng)我們啟動(dòng)一個(gè)輸出事務(wù)時(shí)，一定要發(fā)送給OUT端點(diǎn)，當(dāng)我們啟動(dòng)一個(gè)輸入事務(wù)時(shí)，一定要發(fā)送到輸入端點(diǎn)。下面我們簡(jiǎn)單描述一下如何啟動(dòng)批量傳輸事務(wù)。
在使用控制傳輸時(shí)，我們應(yīng)該閱讀過DOSUSB的說明，并且對(duì)URB結(jié)構(gòu)比較熟悉，URB中有一個(gè)字段叫transation_type，當(dāng)這個(gè)值為0x2d時(shí)為控制傳輸；當(dāng)為0x69時(shí)為批量傳輸?shù)腎N事務(wù)；當(dāng)為0xe1時(shí)為批量傳輸?shù)腛UT事務(wù)；當(dāng)我們啟動(dòng)一個(gè)傳輸時(shí)，一定要正確地設(shè)置這個(gè)值。
我們以一個(gè)具體的例子來(lái)說明如何啟動(dòng)一個(gè)傳輸，我們以SCSI INQUIRY命令為了，關(guān)于這個(gè)命令的定義在SPC-3的第142頁(yè)--157頁(yè)有說明，篇幅很長(zhǎng)，但絕大多數(shù)篇幅用來(lái)解釋返回?cái)?shù)據(jù)的含義，我們可以暫時(shí)不去理會(huì)。首先我們要填寫CBW結(jié)構(gòu)，CBW結(jié)構(gòu)的第一部分的填寫前面已經(jīng)說的很明白了，第二部分的定義在SPC-3的第142頁(yè)，共有6個(gè)字節(jié)，我們要按照定義填寫好，實(shí)際上只要填兩個(gè)字段，一個(gè)是OPERATION CODE = 0X12，第二個(gè)就是ALLOCATION CODE = 36，表示需要返回36個(gè)字節(jié)的內(nèi)容；CBW填好后，我們開始填寫URB，首先把CBW的偏移和段地址放到URB的buffer_off和buffer_seg中，把transation_type=0xe1，表示一個(gè)輸出事務(wù)，注意把end_point字段一定要放OUT endpoint的地址，從前面的描述符表中看，應(yīng)該是1（2是IN endpoint的地址，你的機(jī)器可能不同），其它字段的填法在《USB系列二》中已經(jīng)介紹過了，填完以后調(diào)用DOSUSB，這樣，一個(gè)承載著INQUIRY命令的輸出事務(wù)就發(fā)送到由URB中dev_add和end_point兩個(gè)字段指定的端點(diǎn)上去了。
接下來(lái)我們要接收device返回的執(zhí)行INQUIRY命令的結(jié)果，這要啟動(dòng)一個(gè)輸入事務(wù)，相對(duì)容易一些，只要填寫URB就可以了，把transation_type=0x69，把end_point填上OUT endpoint的地址，本例中為2，buffer_off和buffer_seg指向緩沖區(qū)buffer，把buffer_length和actual_length均填為64，因?yàn)榍懊娑它c(diǎn)描述符表中寫明包的最大長(zhǎng)度為64，其它字段按常規(guī)填寫，調(diào)用DOSUSB，在buffer中就可以得到返回的內(nèi)容，按照SPC-3中對(duì)返回內(nèi)容的解釋即可了解設(shè)備的一些情況。
接收晚數(shù)據(jù)后，不要忘了接收CSW，方法也是啟動(dòng)一個(gè)輸入事務(wù)，與接收數(shù)據(jù)完全相同，然后根據(jù)CSW的結(jié)構(gòu)解釋其含義。至此一個(gè)命令執(zhí)行完畢。
四、范例
在本文的范例中，我們實(shí)現(xiàn)了如下內(nèi)容：
- 實(shí)現(xiàn)了Bulk-Only Mass Storage Reset
- 實(shí)現(xiàn)了Get Max LUN
- 實(shí)現(xiàn)了SCSI INQUIRY Command
- 實(shí)現(xiàn)了SCSI READ CAPACITY (10) Command
- 實(shí)現(xiàn)了SCSI REQUEST SENSE Command
- 實(shí)現(xiàn)了SCSI TEST UNIT READY Command
- 實(shí)現(xiàn)了SCSI READ (10) Command
最后的一個(gè)命令，我將從你的U盤上讀出一個(gè)扇區(qū)。
最前面的兩個(gè)命令，請(qǐng)翻閱《Universal Serial Bus Mass Storage Class - Bulk-Only Transport》第7頁(yè)；INQUIRY、REQUEST SENSE、TEST UNIT READY三個(gè)命令請(qǐng)翻閱SPC-3的第142、221和232頁(yè)；READ CAPACITY(10)和READ(10)命令，請(qǐng)翻閱SBC-2的第42和44頁(yè)。
源代碼請(qǐng)?jiān)谙旅婢W(wǎng)址下載：
http://blog.hengch.com/source/reader.rar
各種概念在前面已經(jīng)介紹過了，程序無(wú)非就是實(shí)現(xiàn)這些概念，幾乎所有的代碼都是圍繞著填寫數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和顯示返回結(jié)果的，所以代碼本身并不難，更重要的是理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中個(gè)字段的含義，這可能不得不閱讀一些規(guī)范，我想我不可能比規(guī)范說的更嚴(yán)謹(jǐn)更完整。要注意的是，你使用的U盤不可能和我的完全一致，一般情況下有可能有變化的是：設(shè)備地址devAddr、輸出端點(diǎn)地址outEndpoint和輸入端點(diǎn)地址inEndpoint，所以在編譯程序之前一定要使用《USB系列之二》中的方法仔細(xì)查看一下你的U盤的各種描述符表，如果這些值和我的U盤不同，請(qǐng)?jiān)谥鞒绦蜷_始的地方，更改這幾個(gè)變量；另外，在主程序6th step中，scsiRead10(0)，傳遞給scsiRead10的參數(shù)為0，含義是從LBA（Logical Block Address）為0的地方讀取一個(gè)扇區(qū)，如果你向讀取其它扇區(qū)，可以更改這個(gè)值，其最大值我們?cè)趯?shí)現(xiàn) READ CAPACITY時(shí)已經(jīng)讀出了，可以參考；此外，注意CBW的字符順序是little endian，所以我們?cè)谔顚慙BA和讀取最大LBA時(shí)都做了相應(yīng)的轉(zhuǎn)換。
好了，應(yīng)該沒有什么了！
Enjoy it.