USB -- BULK_ONLY和UFI协议

2 BULK_ONLY和UFI协议

　　Bulk—Only协议是USB组织针对大容量存储设备制定的一种块存储类协议，目前已经普遍应用于各种移动存储设备。

USB设备分为5大类，即显示器、通信设备、音频设备、人机输入和海量存储。通常所用的U盘、移动硬盘均属于海量存储类。

海量存储类的规范中包括4个独立的子规范，即CBI传输、Bulk-Only传输、ATA命令块、UFI命令规范。

前两个协议定义了数据/命令/状态在USB总线上的传输方法，

(1)Bulk-Only传输协议仅仅使用Bulk端点传送数据/命令/状态。

(2)CBI传输协议则使用Control/bulk/interrupt三种类型的端点进行数据/命令/状态的传送。

后两个协议定义了存储介质的操作命令，

（1）ATA协议用于硬盘，

（2）UFI协议则针对USB移动存储，U盘的设计遵循Bulk-Only传输协议和UFI命令规范。UFI命令块规范是针对USB移动存储而制定的，它总共定义了19个12字节长度的操作命令。

2.1 Bulk-Only

Bulk-Only事务以主机向设备发送CBW（Command Block Warp）包，并以建立相应的数据传输开始的，设备接收到CBW包，检查并解释它，试图满足主机的要求，并通过CSW（Command State Wrap）包向主机返回状态信息。

CBW是主机通过Bulk-Out端点向设备发送的命令块包，在CBW中使用方向位和数据传输长度域指明期待的传输，CBW必须起始于包边界，并且必须以31字节的短包传输结束，相继的数据包和CSW包必须开始于一个新的包边界，所有的CBW包必须按低字节在前的次序传输。

CBW包结构如图2所示，各域含义如下：

1）命令块包标识。CBW包标记，表明这是一个CBW包，这个域的值为43425355H。

2）命令块标记。当设备返回相应的CSW包时，必须使命令状态标记域的值与此值相同。

3）数据传输长度。指明命令执行期间在Bulk端点上传数据的字节长度，如果这个域的值是0，则在CBW和CSW之间设备和主机不传输任何数据，并且设备将忽略在命令块标旗域中的方向位的值。

4）命令块标旗。方向位规定了Bulk端点数据传输的方向，其他位预留。

5）逻辑单元号。指定命令块被发送到的逻辑单元号，如果设备不支持多个逻辑单元号，则主机将这个域设置为0。

6）CBWCB长度，定义了CBWCB的有效长度，合法值为1-16。

7）CBWCB。由设备执行的命令，由设备解释。

CSW向主机表明来自于CBW包的命令块的执行状态。设备收到CBW包解析处理后将通过Bulk-In端点发送一个CSW包。

CSW开始于包边界，并以13字节的短包结束，结构如图3所示，各域含义如下：

1）命令状态包标识。CSW包的标记，表明这是一个CSW包，这个域的值为53425355H。

2）命令状态标记。次域的值域CBW包的命令块标记相同。

3）数据残余。实际数据传输量与CBW包中规定的数据传输长度的差值。

4）命令执行状态，表明命令成功或失败信息，如果命令执行成功，则设备将设置此域的值为0，非0值；则表明失败或错误。

2.2 UFI

UFI是针对USB移动存储而制定的命令块协议，它规定了主机和设备进行信息交换所使用的命令块、数据和状态信息，Bulk-Only传输协议定义了传输这些信息的方法，其中UFI命令块是封装在CBW包中的CBWCB，设备通过读取CBWCB确定具体要执行何种操作命令（如读命令），如何完成这个命令（如从闪存的哪个地址读，需要读取的长度），设备将命令的执行状态封装成CSW返回给主机。

UFI用于大多数命令的12字节命令块的描述，结构如图4所示，其中各参数意义如下：

1）操作命令代码。指明所需要执行的操作命令；

2）逻辑单元号。指明命令将发送到哪个逻辑单元，如果设备只有一个逻辑单元，则此域的值为0。

3）逻辑块地址。命令操作的起始地址。

4）传输长度，指明请求传输的数据量，通常以"扇区"作单位，但是有几个命令是以"字节"作单位的，对于这些命令，传输长度域可以以不同的名字标识，若此域的值为0，则表面没有数据需要传输。

5）参数列表长度，用于指定发送到设备的字节数，这个域典型的应用于发送到设备的参数命令块（如模式参数、诊断参数等），若此域的值为0，则表面没有数据需要传输。

6）分配长度，指明主机已经分配的用于返回数据的最大字节长度，若此值为0，则表明没有数据需要传输。