Linux_embedded_cz6.pdf

KURS

Wprowadzenie

do Linuksa embedded (6)

Obsługa interfejsu USB

W ostatniej części kursu poświęconej obsłudze interfejsów przyjrzymy

się USB. Jest on od kilkunastu lat dostępny w komputerach PC

i wyparł wiele interfejsów komputerowych, takich jak Centronics,

RS232, PS/2. We współczesnych komputerach do dyspozycji mamy

wiele gniazd USB, które są głównym interfejsem komunikacyjnym

z układami peryferyjnymi. Zajmiemy się najbardziej

rozpowszechnioną topologią magistrali USB typu master-slave.

Dodatkowe materiały na CD/FTP:

ftp://ep.com.pl , user: 14464 , pass: 87f371o5

• poprzednie części kursu

tykanych na rynku urządzeń USB. Czytel-

nicy zapewne po tytule spodziewali się, że

w dzisiejszym odcinku będziemy mieli do

czynienia ze skomplikowanym programo-

waniem, jednak tym razem nie napisze-

my ani jednej linijki kodu, ponieważ wy-

korzystamy gotowe sterowniki USB oraz

konsolę szeregową. Dostęp do urządzeń

USB z własnych programów sprowadza

się w zasadzie do otwarcia pliku reprezen-

tującego dane urządzenie i komunikacji za

pomocą metod read/write.

W tym artykule zajmiemy się sytuacją,

w której do magistrali USB może być dołą-

czony pojedynczy układ typu master nazy-

wany hostem USB ( USB host ) oraz do 127

układów podrzędnych slave nazywanych

urządzeniami USB ( USB device ). Kontrole-

rem nadrzędnym jest najczęściej komputer

PC, natomiast urządzeniami USB są różne

urządzenia mikroprocesorowe. Interfejs

USB używa technologii plug&play , dzięki

czemu są automatycznie wykrywane urzą-

dzenia oraz instalowane ich sterowniki.

Od dobrych kilkunastu lat możemy

nabyć mikrokontrolery jednoukładowe,

które mają sprzętowy kontroler USB-devi-

ce, a ostatnimi czasy pojawiły się mikro-

kontrolery z interfejsem USB-OTG, który

umożliwia pracę zarówno w trybie USB

host jak i USB device . Dzięki swoim zale-

tom interfejs USB zastąpił większość in-

terfejsów komputerowych, jednak z uwagi

na dużą uniwersalność jego oprogramo-

wanie jest skomplikowane. O ile opro-

gramowanie mikrokontrolera jednoukła-

dowego pełniącego rolę urządzenia USB

z użyciem bibliotek dostarczanych przez

producenta reprezentuje średni poziom

trudności, o tyle oprogramowanie hosta

USB jest zadaniem dużo bardziej skompli-

kowanym. W wypadku oprogramowania

hosta, oprócz oprogramowania samego

układu kontrolera hosta, musimy oprogra-

mować enumerację urządzeń i komunika-

cję z urządzeniem podrzędnym. Jeżeli do

tego uwzględnić fakt, że do USB możemy

dołączyć wiele typów urządzeń oraz do-

datkowo poszczególne urządzenia mogą

być dołączane za pomocą hubów USB,

które też wymagają obsługi programowej

od strony hosta, wówczas może okazać

się, że takie zadanie jest bardzo skompli-

kowane. Dużo lepszym rozwiązaniem jest

użycie mikrokontrolera z systemem Linux,

gdzie kosztem nieco większego skompliko-

wania sprzętowego jako wartość dodaną

otrzymujemy obsługę USB ( host i device !)

wraz ze sterownikami do większości spo-

Rysunek 1. Podsystem usb-host

122

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 10/2011

Wprowadzenie do Linuksa embedded

Zagadnienia teoretyczne –

architektura USB

Obsługa USB w Linuksie jest realizowa-

na jest przez dwa niezależne systemy, pod-

system usb-host , który zapewnia infrastruk-

turę dla trybu nadrzędnego, umożliwiając

dołączenie urządzeń peryferyjnych USB oraz

usb-device , który zapewnia infrastrukturę

umożliwiającą pracę Linuksa jako urządze-

nie podrzędne USB umożliwiając dołączanie

płytki np. do komputera PC. Na rysunku 1

przedstawiono podsystem usb-host. Jego ser-

cem jest moduł usb-core , który z jednej stro-

ny komunikuje się ze sprzętowymi sterowni-

kami hosta, a z drugiej udostępnia niezależ-

ne od sprzętu API dla pozostałych modułów

jądra oraz implementuje główną logikę magi-

strali USB, na przykład: enumerację, obsługę

endpointów, obsługę hubów itd. Sterownik

hosta jest odpowiedzialny za komunikację ze

sprzętowym kontrolerem USB zapewniając

jednolite API dla jądra podsystemu usb-core .

W wypadku sprzętowych kontrolerów

USB mamy tutaj porządek, ponieważ zosta-

ły one ustandaryzowane przez irmy Intel

i Compaq, i w zasadzie większość sprzęto-

wych implementacji kontrolerów USB jest

zgodna z tą specyikacją na poziomie reje-

strów. Używane są dwa standardy: OHCI

( Open Host Controler Interface ) przezna-

czony dla hostów USB full speed (12 Mb/s),

oraz EHCI ( Enhaced Host Controller Interfa-

ce ), który stanowi rozszerzony standard dla

obsługi hostów USB hi speed (480 Mb/s).

W większości wypadków producenci mi-

krokontrolerów stosują się do tych dwóch

standardów, zatem w Linuksie w większości

programów będziemy używać dla kontro-

lerów zgodnych z OHCI modułu ohci_hcd ,

natomiast dla kontrolerów zgodnych z EHCI

modułu ehci_hcd . Moduły niezgodne z tymi

specyikacjami są rzadkością.

Jak już wielokrotnie wspominano, magi-

strala USB nie jest urządzeniem samym w so-

bie, dlatego sterowniki jądra wykorzystują

moduł usb-core do obsługi magistrali USB

i zależnie od rodzaju urządzenia udostępnia-

ją w przestrzeni użytkownika odpowiednie

API. Na przykład, jeżeli do USB dołączymy

konwerter USB na UART, to w przestrzeni

użytkownika, za pomocą odpowiedniego

sterownika wykorzystującego magistralę

USB i podsystem TTY, zostanie udostęp-

niony plik urządzenia /dev/ttyUSB0, który

z poziomu aplikacji możemy obsługiwać jak

zwykły port szeregowy. Jeżeli np. do USB

dołączymy kartę sieciową, to sterownik tej

karty udostępni interfejs sieciowy widoczny

jako np. eth1. Można zatem powiedzieć, że

sama magistrala USB jest „przeźroczysta” dla

użytkownika.

Istnieje również możliwość bezpośred-

niego dostępu do podsystemu USB z trybu

użytkownika. Jądro udostępnia specjalny

interfejs przestrzeni użytkownika za pomo-

Rysunek 2. Podsystem usb-device

cą usbfs , który jest używany przez bibliotekę

libusb umożliwiającą bezpośrednią obsługę

magistrali oraz urządzeń USB z programów

użytkownika. Z uwagi na to, że programo-

wanie sterowników dla USB jest zadaniem

stosunkowo skomplikowanym, większość

sterowników USB jest implementowanych

w przestrzeni użytkownika z wykorzysta-

niem libusb. Dzięki temu można uniknąć

konieczności pisania sterowników jądra, któ-

rych uruchamianie jest trudne i skorzystać

z dobrodziejstw, jakie niesie pisanie aplikacji

w przestrzeni użytkownika.

Oddzielny podsystem stanowi obsługa

trybu USB device , w którym system Linux

może implementować określone urządzenia

USB, tak aby była możliwość dołączania

płytki z Linuksem do innego hosta USB, na

przykład komputera PC. Podsystem usb-de-

vice ( rysunek 2 ) w Linuksie nosi nazwę usb

gadget i jego architektura jest znacznie mniej

skomplikowana, niż w wypadku architektury

hosta USB. Sercem podsystemu jest sterow-

nik USB-PCD ( Peripheral Controller Device ),

komunikujący się bezpośrednio ze sprzęto-

wym układem usb-device , udostępniając jed-

nocześnie jednolite, niezależne od sprzętu

API dla sterowników funkcjonalnych.

Sterowniki funkcjonalne jądra wykorzy-

stują API do implementacji poszczególnych

funkcjonalności urządzeń USB. Ponieważ

urządzenie USB w jednym czasie może peł-

nić tylko pojedynczą rolę, umożliwia ono

współpracę tylko z jednym sterownikiem

gadget w danym momencie. Na przykład,

załadowanie modułu g_ether spowoduje że

urządzenie usb device będzie pełniło rolę

karty sieciowej Ethernet.

Istnieje również możliwość pisania ste-

rowników w przestrzeni użytkownika z wy-

korzystaniem modułu gadget_fs . W Linuksie

gotowe są w zasadzie wszystkie najpopular-

niejsze urządzenia usb, w postaci modułów

gadget , dlatego w większości wypadków nie

będziemy musieli ich pisać własnoręcznie.

Przykłady praktyczne

Mikrokontroler AT91RM9200 w obu-

dowie TQFP208 ma pojedynczy kontroler

USB host pracujący z prędkością full speed

(12 Mb/s), zgodny z OHCI, którego wyjście

wyprowadzono na złączu J10 oraz pojedyn-

czy kontroler USB device, którego wyjście

wyprowadzono na złącze J11. Do wykonania

ćwiczeń z części praktycznej potrzebować

będziemy następujących komponentów:

• dowolny pendrive,

• kabel USB A-B

• dowolną przejściówkę USB Serial np.

bazującą z układem FT232.

Przedstawione przykłady będą bazowa-

ły tylko na wykorzystaniu narzędzi konso-

lowych. Zostaną również podane krótkie

komentarze umożliwiające wykorzystanie

danego urządzenia z poziomu własnych

aplikacji. Aby wykonać wszystkie zaprezen-

towane przykłady, należy rozpakować plik

example6.img na kartę SD, tak jak opisano

w pierwszym przykładzie. Następnie włożyć

kartę SD do BF210, uruchomić system i za-

logować się za pomocą konsoli szeregowej

dostępnej na porcie DBG (J6).

Obsługa pamięci masowych typu pen-

drive, dyski USB itp. Obsługa pamięci ma-

sowych z wykorzystaniem mikrokontrole-

rów jednoukładowych wymaga – oprócz

implementacji hosta USB i sterownika dla

urządzenia USB komunikującego się z urzą-

dzeniem – napisania warstwy SCSI odpowie-

dzialnej za izyczny zapis i odczyt sektorów

oraz warstwy systemu plików FAT (ew. inne-

go), umożliwiającego dostęp do h-plików, co

123

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 10/2011

KURS

bez wsparcia systemu operacyjnego jest bar-

dzo trudne. W Linuksie wszystko mamy już

zapewnione przez system. Przeprowadźmy

teraz proste ćwiczenie dołączając pendrive

do BF210, co zaowocuje następującym cią-

giem informacji wyświetlonym na konsoli

szeregowej:

[ 157.664000] usb 1-1: new full

speed USB device using at91_ohci

and address 3

[ 157.832000] usb 1-1: New USB

device found, idVendor=3538,

idProduct=0059

[ 157.840000] usb 1-1: New USB

device strings: Mfr=1, Product=2,

SerialNumber=3

[ 157.852000] usb 1-1: Product:

PQI USB Flash Drive

[ 157.856000] usb 1-1:

Manufacturer: PQI

[ 157.864000] usb 1-1:

SerialNumber: 0000000000255E

[ 157.896000] scsi1 : usb-storage

1-1:1.0

[ 158.912000] scsi 1:0:0:0:

Direct-Access Generic USB Flash

Disk 0.00 PQ: 0 ANS

I: 2

[ 158.940000] sd 1:0:0:0: [sda]

3948544 512-byte logical blocks:

(2.02 GB/1.88 GiB)

[ 158.980000] sd 1:0:0:0: [sda]

Write Protect is off

[ 158.992000] sd 1:0:0:0: [sda]

Assuming drive cache: write

through

[ 159.044000] sd 1:0:0:0: [sda]

Assuming drive cache: write

through

[ 159.188000] sda: sda1

[ 159.344000] sd 1:0:0:0: [sda]

Assuming drive cache: write

through

[ 159.356000] sd 1:0:0:0: [sda]

Attached SCSI removable disk

Z konsoli możemy odczytać informację,

że system automatycznie wykrył nowe urzą-

dzenie USB oraz załadował dla niego odpo-

wiedni sterownik, dzięki czemu pendrive jest

widoczny w systemie jako urządzenie /dev/

sda . Poszczególne partycje są widoczne jako

kolejne cyfry. Na przykład, pendrive z tego

przykładu ma pojedynczą partycję oznaczo-

ną jako /dev/sda1 . Listę dostępnych partycji

możemy sprawdzić odczytując plik /proc/

partitions za pomocą polecenia cat /proc/

partitions , w wyniku czego otrzymamy listę

dostępnych partycji. W naszym wypadku zo-

stanie wyświetlony następujący komunikat:

root@bf210-at91:~# cat /proc/

partitions

major minor #blocks name

179 0 965120 mmcblk0

179 1 102400 mmcblk0p1

179 2 32768 mmcblk0p2

wiono powyżej), jak i z własnych programów.

Dostęp z do plików z programów jest możliwy

za pomocą biblioteki standardowej stdio.h ,

z użyciem funkcji f open, fwrite, fread() lub

z poziomu C++ za pomocą biblioteki iostre-

am . Wystarczy jedynie operować w podkatalo-

gach znajdujących się w katalogu /media/sda1 .

Jeżeli chcemy wyjąć pendrive’a, to musimy

pamiętać o jego odmontowaniu, co możemy

wykonać za pomocą polecenia konsoli umount

/dev/sda1 . Z poziomu aplikacji użytkownika

odmontować pendrive można za pomocą wy-

wołania systemowego umount(const char *tar-

get) znajdującego się pliku nagłówkowym sys/

mount.h . Funkcja ta jako argument (podobnie

jak konsolowe polecenie mount ) przyjmuje

ścieżkę do urządzenia, które chcemy odmon-

tować. Brak odmontowania pendrive po doko-

naniu zapisu, podobnie jak w systemie Win-

dows, gdy wyjmiemy pendrive, bez kliknięcia

w ikonę bezpiecznego usuwania sprzętu, może

spowodować utratę zapisanych danych i/lub

uszkodzenie systemu plików.

Obsługa urządzeń typu USB-Serial.

Pod nazwą USB-Serial kryją się różne kon-

wertery USB/RS232, jak i ostatnio bardzo

popularne modemy 3G w postaci urządzeń

USB wyglądających jak pendrive’y. Modemy

3G poprzez USB udostępniają interfejs portu

szeregowego, do którego jest dołączony mo-

dem udostępniający polecenia AT. Interfejs

szeregowy jest używany przez warstwę PPP

w celu uzyskania połączenia internetowe-

go TCP/IP. W Linuksie układy konwertery

USB-Serial są obsługiwane głównie przez

sterownik usb_serial lub inne, pokrewne,

które za pomocą warstwy TTY udostępniają

w systemie porty TTY, tak jak ma to miejsce

w wypadku wbudowanych portów szerego-

wych. Wystarczy zatem włożyć konwerter

lub modem 3G do złącza USB, a w systemie

pojawi się plik urządzenia /dev/ttyUSBx lub /

dev/ttyACMx (gdzie x oznacza kolejny numer

porządkowy), który będzie reprezentował

port szeregowy. Sterowanie portem szerego-

wym dołączonym za pomocą USB nie różni

się niczym od obsługi portu wbudowanego.

Należy jedynie otworzyć odpowiedni plik re-

prezentujący urządzenie i wykorzystać API

umówione w poprzednim odcinku.

W tym ćwiczeniu do portu USB BF210

dołączymy konwerter z układem FT2232,

która emuluje podwójny port szeregowy.

W wyniku tego na konsoli będziemy mogli

zaobserwować następujące informacje dia-

gnostyczne:

[ 2666.316000] usb 1-1: new full

speed USB device using at91_ohci

and address 4

[ 2666.484000] usb 1-1: New USB

device found, idVendor=0403,

idProduct=6010

[ 2666.492000] usb 1-1: New USB

device strings: Mfr=1, Product=2,

SerialNumber=3

8 0 1974272 sda

8 1 1973248 sda1

Partycje mmcblk0 są partycjami karty

SD, natomiast partycje sda partycjami pen-

drive’a. Widzimy tu tylko jedną dostępna

partycję sda1 . Po włożeniu pendrive’a jeżeli

system wykryje prawidłowy system plików,

zostanie ona automatycznie zamontowana,

o czym możemy się przekonać wydając po-

lecenie mount :

root@bf210-at91:~# mount rootfs

on / type rootfs (rw) /dev/

root on / type ext3 (rw,sy

nc,noatime,errors=continue

,barrier=0,data=writeback)

devtmpfs on /dev type devtmpfs

(rw,relatime,size=14556k,nr_

inodes=3639,mode=755)

proc on /proc type proc

(rw,relatime) sysfs on /sys type

sysfs (rw,relatime) none on /dev

type tmpfs (rw,relatime,mode=755)

devpts on /dev/pts type devpts

(rw,relatime,gid=5,mode=620)

usbfs on /proc/bus/usb type

usbfs (rw,relatime) tmpfs

on /var/volatile type tmpfs

(rw,relatime) tmpfs on /dev/shm

type tmpfs (rw,relatime,mode=777)

tmpfs on /media/ram type tmpfs

(rw,relatime) /dev/sda1 on /

media/sda1 type vfat

(rw,relatime,fmask=0022

,dmask=0022,codepage=cp

437,io charset=iso8859-

1,shortname=mixed,errors=remount-

ro)

Polecenie mount umożliwia montowa-

nie partycji w systemie oraz wyświetlenie

aktualnie zamontowanych partycji. Możemy

tutaj zobaczyć, że partycja /dev/sda została

zamontowana w katalogu /media/sda1 oraz

ma system plików vfat. Wszystkie pliki, któ-

re znajdują się na pendrive będą widoczne

w tym katalogu. Możemy teraz przejść do

katalogu z plikami wydając polecenie cd /

media/sda1 , a następnie wyświetlić listę do-

stępnych plików wydając polecenie ls –al .

Zostanie wyświetlony komunikat jak niżej:

root@bf210-at91:~# cd /media/sda1

root@bf210-at91:/media/sda1# ls

-al

drwxr-xr-x 2 root root 4096 Jan 1

1970 .

drwxr-xr-x 11 root root 1024 Apr

24 02:23 ..

-rwxr-xr-x 1 root root 1187001760

Mar 22 11:01 OmniaBack.7z

-rwxr-xr-x 1 root root 657575 Mar

25 07:14 isix_multiple_objects.

tar.bz2

root@bf210-at91:/media/sda1#

Na pendrive znajdują się dwa pliki. Do-

stęp do pendrive’a jest możliwy zarówno za

pomocą narzędzi konsolowych (co przedsta-

124

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 10/2011

Wprowadzenie do Linuksa embedded

poza łamy niniejszego artykułu. Koniguracja

PPP przebiega w sposób identyczny jak syste-

mie Linux dla PC, dlatego zainteresowanych

tą tematyką odsyłam do strony: http://my-

broadband.co.za/vb/showthread.php/21726-

Linux-HOWTO-%28With-Stats%29

port szeregowy, za pomocą którego możemy

się komunikować z BF210. Aby sprawdzić

działanie sterownika w konsoli komputera PC

należy wpisać polecenie cat /dev/ttyACM0,

natomiast w konsoli BF210 polecenie echo

test > /dev/ttyGS0. W wyniku wydania pole-

cenia echo na BF210 które wysyła znaki „test”

do urządzenia ttyGS0, z wirtualnego portu

szeregowego komputera PC będziemy mogli

odebrać napis „test” ( rysunek 3 ). Obsługa obu

portów szeregowych, zarówno po stronie PC

jak i BF210, jest taka sama jak w przypadku

klasycznych portów szeregowych omówio-

nych w poprzedniej części kursu.

Emulacja karty sieciowej Ethernet

w trybie usb-device. Kolejnym interesują-

cym trybem pracy, jest moduł umożliwiający

emulowanie karty sieciowej Ethernet, która

od strony komputera PC i BF210 jest widzia-

na jako interfejs sieciowy umożliwiający ko-

munikację pomiędzy hostem, a BF210, tak

jakby były one połączone za pomocą Ether-

netu. Aby udostępnić tą funkcjonalność na-

leży załadować moduł g_ether :

root@bf210-at91:~# modprobe g_

ether

[ 2702.632000] g_ether gadget:

using random self ethernet

address

[ 2702.644000] g_ether gadget:

using random host ethernet

address

[ 2702.664000] usb0: MAC

7a:52:95:59:0d:e4

[ 2702.676000] usb0: HOST MAC

2a:59:2c:a5:ae:32

[ 2702.684000] g_ether gadget:

Ethernet Gadget, version:

Memorial Day 2008

[ 2702.696000] g_ether gadget:

g_ether ready

Po załadowaniu modułu wypisane zosta-

ły informację diagnostyczne o wybraniu lo-

sowych adresów MAC dla wirtualnych kart

sieciowych. Po tej czynności urządzenie usb-

device jest gotowe do pracy. Wystarczy zatem

połączyć komputer PC z BF210 za pomocą

kabla USB w wyniku czego na obu maszy-

nach zostanie utworzony wirtualny interfejs

sieciowy usb0 . Na BF210 adres IP został au-

tomatycznie wybrany losowo, natomiast na

komputerze PC należy wydać polecenie sudo

ifconig usb0 192.168.0.200 up w celu jego

ręcznego ustanowienia. Od tego momentu

[ 2667.164000] usbcore:

registered new interface driver

usbserial

[ 2667.192000] USB Serial support

registered for generic

[ 2667.228000] usbcore:

registered new interface driver

usbserial_generic

[ 2667.252000] usbserial: USB

Serial Driver core

[ 2667.424000] USB Serial support

registered for FTDI USB Serial

Device

[ 2667.436000] ftdi_sio 1-1:1.0:

FTDI USB Serial Device converter

detected

[ 2667.448000] usb 1-1: Detected

FT2232C

[ 2667.456000] usb 1-1: Number of

endpoints 2

[ 2667.460000] usb 1-1: Endpoint

1 MaxPacketSize 64

[ 2667.468000] usb 1-1: Endpoint

2 MaxPacketSize 64

[ 2667.476000] usb 1-1: Setting

MaxPacketSize 64

[ 2667.488000] usb 1-1: FTDI

USB Serial Device converter now

attached to ttyUSB0

[ 2667.500000] ftdi_sio 1-1:1.1:

FTDI USB Serial Device converter

detected

[ 2667.512000] usb 1-1: Detected

FT2232C

[ 2667.516000] usb 1-1: Number of

endpoints 2

[ 2667.524000] usb 1-1: Endpoint

1 MaxPacketSize 64

[ 2667.532000] usb 1-1: Endpoint

2 MaxPacketSize 64

[ 2667.536000] usb 1-1: Setting

MaxPacketSize 64

[ 2667.552000] usb 1-1: FTDI

USB Serial Device converter now

attached to ttyUSB1

[ 2667.568000] usbcore:

registered new interface driver

ftdi_sio

[ 2667.576000] ftdi_sio:

v1.6.0:USB FTDI Serial Converters

Driver

Po dołączeniu konwertera do portu USB

zostaje wykryty układ FT2232, w wyniku

czego podsystem USB automatycznie zała-

dował sterownik ftdi_sio . W tego czego zo-

stały utworzone dwa pliki /dev/ttyUSB0 oraz

/dev/ttyUSB1 reprezentujące porty szerego-

we. Tak powstałe porty szeregowe działają

identycznie jak wbudowane, systemowe

o czym możemy przekonać się zmieniając

w przykładzie z poprzedniego odcinka port

/dev/ttyS1 na /dev/ttyUSB1 .

W wypadku modemów 3G, aby uzy-

skać połączenie z siecią należy przygotować

i skonigurować warstwę PPP, co wykracza Rysunek 3. Komunikat „test” wysyłany przez port wirtualny /dev/ttyGS0

Inne urządzenia USB-Host

W jadrze istnieją gotowe w zasadzie wszyst-

kie sterowniki USB do najbardziej popularnych

urządzeń USB spotykanych w handlu, dlate-

go konieczność pisania własnego sterownika,

będzie zdarzeniem bardzo rzadkim. Wymie-

nione powyżej przykłady obsługi wybranych

urządzeń nie wyczerpują możliwości obsługi

wszystkich urządzeń USB, i trudno w ramach

jednego artykułu opisać wszystkie możliwe.

Niemniej jednak sposób postępowania w za-

sadzie zawsze jest taki sam, wystarczy jedy-

nie podłączyć urządzenie USB do portu Host,

a system automatycznie wykryje i załaduje od-

powiedni sterownik. W jaki sposób obsługiwać

dalej dane urządzenie zależy od jego rodzaju,

a odpowiedni opis można znaleźć w interne-

cie w postaci wielu artykułów, oraz wpisów na

forach. Obsługa USB dla systemów wbudowa-

nych jest taka sama jak dla komputerów PC, dla-

tego wszystkie opisy odnoszące się do PC, będą

także odpowiednie dla systemów embedded.

Emulacja portu szeregowego, w trybie

usb-device. Omówiliśmy jak podłączać urzą-

dzenia peryferyjne do portu host, przejdzie-

my teraz do sytuacji odwrotnej i opiszemy

kilka najbardziej popularnych przypadków

dołączenia BF210 do komputera PC z wy-

korzystaniem kontrolera USB-DEVICE. Jako

pierwszy przykład pokażemy w jaki sposób

spowodować, aby nasza płytka BF210 od

strony komputera PC była widziana jako port

szeregowy. Aby to zrobić wystarczy w konsoli

szeregowej BF210 załadować moduł g_serial:

root@bf210-at91:~# modprobe g_

serial

[ 1471.676000] g_serial gadget:

Gadget Serial v2.4

[ 1471.688000] g_serial gadget:

g_serial ready

W wyniku tego w BF210 zostanie utwo-

rzony plik reprezentujący port szeregowy

/dev/ttyGS0. Następnie należy podłączyć złą-

cze USB-DEVICE BF210 do komputera PC

z wykorzystaniem kabla USB A-B. Po włoże-

niu wtyczki w systemie na PC pojawi się urzą-

dzenie /dev/ttyACM0, stanowiące wirtualny

125

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 10/2011

KURS

i systemy operacyjne nic nie „wiedzą” o so-

bie wzajemnie. W przykładzie na karcie SD

utworzono dodatkową partycję z systemem

plików FAT16. Aby udostępnić tę partycję

w trybie emulowania pamięci pendrive,

musimy załadować moduł g_ile_storage :

modprobe g_ile_storage ile=/dev/

mmcblk0p2 removable=1 stall =0

[ 7302.852000] g_ile_storage

gadget: No serial-number string

provided!

[ 7302.864000] g_ile_storage

gadget: File-backed Storage

Gadget, version: 1 Sept ember

2010

[ 7302.876000] g_ile_storage

gadget: Number of LUNs=1

[ 7302.884000] g_ile_storage

gadget-lun0: ro=0, nofua=0, ile:

/dev/mmcblk0p2

Jako parametr ile należy przekazać

plik lub partycję, które chcemy udostępnić.

Jako parametr removable przekazujemy, że

mamy do czynienia z nośnikiem wymien-

nym, natomiast parametr stall umożliwia

uniknięcie generowania zatrzymania prze-

syłania danych poprzez rozkaz STALL , co

jest potrzebne systemom Windows. Jako

dane wirtualnego dysku udostępniliśmy

całą partycję drugiej karty o wielkości

32 MB, sformatowaną w systemie plików

FAT16 ( /dev/mmcplk0p2 ). Teraz wystarczy

włożyć wtyczkę USB do portu USB kompu-

tera, i po chwili zobaczymy, że w systemie

pojawi się nowy dysk, a na nim dwa pliki

( rysunek 5 ).

Teraz możemy dowolnie modyikować

pliki w urządzeniu np. utworzyć dowolny

plik tekstowy na test2.txt,a następnie od-

montować (bezpiecznie usunąć) urządze-

nie. Aby teraz zobaczyć w systemie BF210

pliki, które utworzyliśmy na dysku, należy

wyładować moduł g_ile_storage (polecenie

rmmod g_ile_storage ), a następnie zamon-

tować system plików w systemie (polece-

nie mount /dev/mmcblk0p2 /mnt/card ). Po

wykonaniu tych czynności za pomocą po-

lecenia ls -al /mnt/card możemy zobaczyć,

że plik test2.txt, który wcześniej

utworzyliśmy na PC istnieje ( ry-

sunek 6 ). Przed ponownym udo-

stępnieniem partycji za pomocą

sterownika g_ile_storage należy

za pomocą polecenia umount /dev/

mmcblk0p2 odmontować z syste-

mu partycję.

Rysunek 6. Lista plików zapamiętanych

na karcie SD podczas emulowania urzą-

dzenia klasy storage

do USB bez możliwości odłączenia (np. we

wnętrzu urządzenia) takie rozwiązanie jest

prawidłowe. Zupełnie inaczej wygląda sy-

tuacja, gdy na zewnątrz wyprowadzone jest

gniazdo USB i nie można zakładać dostęp-

ności urządzenia w systemie. Ponieważ ma-

gistrala USB umożliwia dołączenie i odłą-

czenie urządzeń w dowolnym momencie,

musimy mieć możliwość powiadamiania

o dołączanych lub odłączanych urządze-

niach. W systemie Linuks takie zadanie

realizują programy przestrzeni użytkowni-

ka udev w połączeniu z devicekit . Korzy-

stając z usług devicekit mamy możliwość

otrzymywania notyikacji o zmianach urzą-

dzeń w systemie. Aby zobaczyć jak działa

devicekit wystarczy wydać polecenie de-

vkit -m , a następnie włożyć np. konwerter

z FT2232. Wtedy zobaczymy na terminalu

szereg notyikacji, od różnych podsyste-

mów, z których najistotniejsza dla nas jest

ostatnia pochodząca od podsystemu TTY:

-------------------------------

--------------------------------

-------

action=add @ 05:37:24.032427

device: /sys/devices/platform/

at91_ohci/usb1/1-1/1-1:1.1/

ttyUSB1/tty/ttyUSB1

subsystem: tty

device ile: /dev/ttyUSB1

symlink: /dev/serial/by-path/

platform-at91_ohci-usb-0:1:1.1-

port0

symlink: /dev/serial/by-id/usb-

BoFF_OOCDLink_FTQYA8VN-if01-

port0

properties:

ID_IFACE=01

ID_VENDOR_ENC=BoFF

ID_VENDOR_ID=0403

ID_SERIAL=BoFF_OOCDLink_FTQYA8VN

UDEV_LOG=3

ID_MODEL=OOCDLink

ID_TYPE=generic

ID_USB_DRIVER=ftdi_sio

ID_VENDOR=BoFF

ID_PATH=platform-at91_ohci-

usb-0:1:1.1

DEVNAME=/dev/ttyUSB1

SEQNUM=827

ACTION=add

Rysunek 4. Efekt działania polecenia ping

w trybie emulacji połączenia Ethernet

komputer PC łączy się z BF210 za pomocą

kabla USB, o czym możemy się przekonać za

pomocą polecenia ping ( rysunek 4 ).

Emulacja urządzenia storage (pendri-

ve), w trybie usb-device. Interesującym

trybem jest emulacja urządzeń typu stora-

ge, np. popularnych pendrive’ów. Umożli-

wia to implementacje bardzo popularnego

w aparatach czy odtwarzaczach MP3 try-

bu umożliwiającego przegranie danych

multimedialnych na nośnik urządzenia

docelowego, bez konieczności posiadania

specjalistycznego sterownika. Możemy

udostępnić zarówno partycję nośnika, jak

i pojedynczy plik znajdujący się na partycji

systemowej, który będzie systemem plików

dla urządzenia zewnętrznego.

System plików udostępniony przez USB

możemy również zamontować w BF210.

Musimy pamiętać o tym, aby nie robić tego

równocześnie z montowaniem partycji.

Dlatego albo udostępniamy plik/partycję za

pomocą modułu usb_storage , albo montuje-

my ją w systemie. W przeciwnym razie mo-

żemy doprowadzić do uszkodzenia danych,

ponieważ dostęp do systemu plików odby-

wa się za pomocą zapisu sektorów na dysk

A co z Plug&Play?

W opisanych przykładach

sami dołączaliśmy urządzenia

USB, więc można było bezpośred-

nio odwoływać się do określonych

plików urządzeń. W wielu wy-

padkach, gdy zakładamy że jakieś

urządzenie dołączone jest na stałe

Rysunek 5. Rezultat emulowania urządzenia klasy

storage

126

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 10/2011

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: