U盤(pán)基本工作原理

U盤(pán)基本工作原理

一、U盤(pán)基本工作原理

通用串行總線(xiàn)（Universal serial Bus）是一種快速靈活的接口，
當一個(gè)USB設備插入主機時(shí)，由于USB設備硬件本身的原因，它會(huì )使USB總線(xiàn)的數據信號線(xiàn)的電平發(fā)生變化，而主機會(huì )經(jīng)常掃描USB總線(xiàn)。當發(fā)現電平有變化時(shí)，它即知道有設備插入。
當USB設備剛插入主機時(shí)，USB設備它本身會(huì )初始化，并認為地址是0。也就是沒(méi)有分配地址，這有點(diǎn)象剛進(jìn)校的大學(xué)生沒(méi)有學(xué)號一樣。
正如有一個(gè)陌生人闖入時(shí)我們會(huì )問(wèn)“你是什么人”一樣，當一個(gè)USB設備插入主機時(shí)，，它也會(huì )問(wèn)：“你是什么設備”。并接著(zhù)會(huì )問(wèn)，你使用什么通信協(xié)議等等。當這一些信息都被主機知道后，主機與USB設備之間就可以根據它們之間的約定進(jìn)行通信。
USB的這些信息是通過(guò)描述符實(shí)現的，USB描述符主要包括：設備描述符，配置描述符，
接口描述符，端點(diǎn)描述符等。當一個(gè)U盤(pán)括入主機時(shí)，你立即會(huì )發(fā)現你的資源管理器里多了一個(gè)可移動(dòng)磁盤(pán)，在Win2000下你還可以進(jìn)一步從主機上知道它是愛(ài)國者或是朗科的。這里就有兩個(gè)問(wèn)題，首先主機為什么知道插入的是移動(dòng)磁盤(pán)，而不是鍵盤(pán)或打印機等等呢？另外在Win2000下為什么還知道是哪個(gè)公司生產(chǎn)的呢？其實(shí)這很簡(jiǎn)單，當USB設備插入主機時(shí)，主機首先就會(huì )要求對方把它的設備描述符傳回來(lái)，這些設備描述符中就包含了設備類(lèi)型及制造商信息。又如傳輸所采用的協(xié)議是由接口描述符確定，而傳輸的方式則包含在端點(diǎn)描述符中。
USB設備分很多類(lèi):顯示類(lèi),通信設備類(lèi),音頻設備類(lèi),人機接口類(lèi),海量存儲類(lèi).特定類(lèi)的設備又可分為若干子類(lèi),每一個(gè)設備可以有一個(gè)或多個(gè)配置，配置用于定義設備的功能。配置是接口的集合，接口是指設備中哪些硬件與USB交換信息。每個(gè)與USB交換信息的硬件是一個(gè)端點(diǎn)。因些，接口是端點(diǎn)的集合。
U盤(pán)應屬于海量存儲類(lèi)。
USB海量存儲設備又包括通用海量存儲子類(lèi),CDROM,Tape等，U盤(pán)實(shí)際上屬于海量存儲類(lèi)中通用海量存儲子類(lèi)。通用海量存儲設備實(shí)現上是基于塊/扇區存儲的設備。
USB組織定義了海量存儲設備類(lèi)的規范，這個(gè)類(lèi)規范包括4個(gè)獨立的子類(lèi)規范。主要是指USB總線(xiàn)上的傳輸方法與存儲介質(zhì)的操作命令。
海量存儲設備只支持一個(gè)接口,即數據接口,此接口有三個(gè)端點(diǎn)Bulk input ,Bulk output,中斷端點(diǎn)
這種設備的接口采用SCSI-2的直接存取設備協(xié)議,USB設備上的介質(zhì)使用與SCSI-2以相同的邏輯塊方式尋址

二、 Bulk-Only傳輸協(xié)議
當一個(gè)U盤(pán)插入主機以后，主機會(huì )要求USB設備傳回它們的描述符，當主機得到這些描述符后，即完成了設備的配置。識別出USB設備是一個(gè)支持Bulk-Only傳輸協(xié)議的海量存儲設備。這時(shí)應可進(jìn)行Bulk-Only傳輸方式。在此方式下USB與設備之間的數據傳輸都是通過(guò)Bulk-In和Bulk-Out來(lái)實(shí)現的。
在這種傳輸方式下，有三種類(lèi)型數據在USB和設備傳送，它們是命令塊包（CBW），命令執行狀態(tài)包（CSW）和普通數據包。CBW是主機發(fā)往設備的命令。格式如下：
其中dCBWSignature的值為43425355h,表示當前發(fā)送的是一個(gè)CBW。
DCBWDataTransferLength：表示這次CBW要傳送數據長(cháng)度。
BmCBWFlags：表示本次CBW是讀數據還是寫(xiě)數所
BBWCBLength：表示命令的長(cháng)度。
CBWCB：表示本次命令內容。也即是SCSI命令。
當設備從主機收到CBW塊以后，它會(huì )把SCSI命令從CBW中分離出來(lái)，然后根據要求執行，執行的結果又以CSW的形式發(fā)給主機。
CSW的格式如下：
其中dCSWSignature的值為53425355h,表示當前發(fā)送的是一個(gè)CSW。
DCSWTag：必須和CBW中dCBWTag一樣。
DCSWDataResidue：還要傳送的數據。
BCSWStatue：命令執行狀態(tài)，命令正確執行時(shí)，為0。

三、 SCSI命令集

在Bulk-Only的命令塊包(CBW)中,有一段CBECB內容,它就是SCSI命令塊描述符。其內容如下:
Operation Code:是SCSI命令操作代碼。
Logical Block Address:邏輯塊地址，對U盤(pán)而言應是扇區。前面已經(jīng)講過(guò)：通用海量存儲設備是一個(gè)基于塊/扇區存儲的設備，因此在SCSI中要提供這個(gè)參數是很顯然的。
transfer length:為要傳送的扇區數
SCSI中直接存取類(lèi)型的存儲介質(zhì)的傳輸命令有很多，如：
INQUIRY：其操作碼為12H
Test Unit Ready:其操作碼為00H
Format Unit:其操作碼為04H
.......
這里以INQUIRY命令為例：
INQUIRY命令描述符如下：
INQUIRY的結果是