當(dāng)使用瑞薩RZ/T2H平臺(tái)時(shí)，用戶有時(shí)會(huì)遇到無(wú)法識(shí)別USB DISK的錯(cuò)誤報(bào)告。本文詳細(xì)分析了USB通信流程、SCSI數(shù)據(jù)傳輸以及異常USB DISK的端點(diǎn)描述符的差異，最終提出了針對(duì)HOST端驅(qū)動(dòng)層的修改方案。該問(wèn)題常見(jiàn)于在RZ/T2H上使用了FSP 3.1及之前的版本。

Part 1 問(wèn)題發(fā)現(xiàn)

1.1 軟硬件環(huán)境

掃描下方二維碼或復(fù)制鏈接到瀏覽器下載相關(guān)內(nèi)容。

瑞薩RZ/T2 FSP3.1：下載路徑

https://github.com/renesas/rzt-fsp/releases/tag/v3.1.0

硬件環(huán)境：RZ/T2H EVKIT

https://www.renesas.com/en/design-resources/boards-kits/rz-t2h-evkit

1.2 U盤(pán)不能被正確識(shí)別時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤現(xiàn)象

本文以參考例程RZT2H_EVB_CR52_0_usb_hmsc裸跑程序，SRAM Debug模式為例，RZ/T2H作為USB Mass Storage Host工作。

RZT2H_EVB_CR52_0_usb_hmsc下載路徑

https://www.renesas.com/en/document/scd/rzt2h-example-program-v300-deprecated?language=en&r=25567073

當(dāng)USB DISK插入RZ/T2H EVB的USB口時(shí)，調(diào)用r_usb_hehci_main.c中的usb_hstd_ehci_interrupt_handler函數(shù)，會(huì)觸發(fā)如下錯(cuò)誤中斷：

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最終進(jìn)入：

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通過(guò)查看RZ/T2H的用戶手冊(cè)，可以看到出現(xiàn)了USBERRINT，即傳輸出錯(cuò)。具體描述可見(jiàn)下圖：

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將該USB DISK在Windows主機(jī)和Linux主機(jī)下測(cè)試，確認(rèn)了該USB DISK均可被正常識(shí)別，排除了USB DISK自身異常的情況。同時(shí)，將RZ/T2H EVB運(yùn)行在Linux環(huán)境，經(jīng)測(cè)試，該USB DISK也可以在該環(huán)境下被正常識(shí)別，也排除了EVB的USB硬件接口問(wèn)題的可能。

那么為何在Linux環(huán)境下的RZ/T2H EVB沒(méi)有觸發(fā)USBERRINT，而在裸跑例程卻觸發(fā)了異常？

我們懷疑該錯(cuò)誤和底層驅(qū)動(dòng)有關(guān)。因?yàn)閁SB規(guī)范本身的數(shù)據(jù)流程比較復(fù)雜，所以我們需要使用專業(yè)工具來(lái)分析USB通信數(shù)據(jù)流。

1.3 USB協(xié)議分析

我們使用USB協(xié)議分析器來(lái)對(duì)比測(cè)試。

通過(guò)USB協(xié)議分析結(jié)果看到，當(dāng)USB Disk被正常識(shí)別時(shí)，其占用的Endpoint編號(hào)分別是1（代表IN）和2（代表OUT）。2個(gè)方向的數(shù)據(jù)傳輸分別使用不同的Endpoint。

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識(shí)別和通信初始化過(guò)程中，Host端發(fā)起B(yǎng)ULK OUT操作，默認(rèn)使用endpoint=2。

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接下來(lái)，我們來(lái)分析一下SCSI的數(shù)據(jù)流程。

首先看一下該USB DISK被識(shí)別到的基本信息：

Interface class為0x08->MSC，SubClass為0x06->SCSI transparent command set，protocol為0x50->Bulk-Only Transport

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當(dāng)RZ/T2H作為USB HOST識(shí)別到Class為0x08后，一個(gè)正常的USB DISK識(shí)別和初始讀取工作流程應(yīng)該如下步驟所示。

第一步：通過(guò)Bulk OUT（EP 2）向USB DISK發(fā)送CBW，CBW長(zhǎng)度為31字節(jié)：55 53 42 43 01 00 00 00 24 00 00 00 80 00 06 12 00 00 00 ...

第二步：RZ/T2H在EP1上發(fā)起IN transaction token（見(jiàn)如下高亮截圖）：

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第三步：USB DISK在EP 1 DATA0上返回Inquiry的36字節(jié)數(shù)據(jù)00 80 00 01 1F 73 6D 69 53 4D 49 20 20 20 20 20 55 53 42 20 44 49 53 4B 20 20 20 20 20 20 20 20 31 31 30 30，代表了廠商、型號(hào)等信息。

第四步：RZ/T2H返回ACK表示成功接收。

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第五步：USB DISK再在EP1上返回13字節(jié)數(shù)據(jù)(如下圖)：55 53 42 53表示CSW的固定簽名，ASCII碼為“USBS”。如下所示解析：

01 00 00 00是Tag，與HOST發(fā)出的Tag一致；

00 00 00 00表示數(shù)據(jù)殘留為0；

00 表示命令圓滿完成。

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第六步：如下圖，HOST發(fā)起讀取USB DISK容量信息的數(shù)據(jù)幀及USB DISK返回的數(shù)據(jù)幀：

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第七步：HOST從0（00 00 00 00）開(kāi)始讀取1個(gè)扇區(qū)（512字節(jié)）（00 01），讀到的全0：

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第八步：RZ/T2H再?gòu)?048（00 00 08 00）處讀取1個(gè)扇區(qū)：

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而對(duì)于出問(wèn)題的USB DISK，被識(shí)別為BULK IN和OUT，均占用EP_1，其數(shù)據(jù)過(guò)程為：

第一步：枚舉階段正常：

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第二步：但是到了SCSI過(guò)程，RZ/T2H EP_1上通過(guò)Bulk OUT向USB DISK發(fā)送CBW：

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發(fā)送完了這31個(gè)CBW后，RZ/T2H理應(yīng)像先前描述的標(biāo)準(zhǔn)流程一樣，在IN Bulk transfer里發(fā)起 IN transaction token（見(jiàn)正確情況下的第二步），但此時(shí)的RZ/T2H仍然繼續(xù)往OUT package發(fā)送數(shù)據(jù)，只是DATA0變成了DATA1。

注

0x69 0x81 0x58是一個(gè)IN package token，二進(jìn)制即0110 1001 1000 0001 0101 1000，解析時(shí)是小端順序。

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USB PID高四位+低四位校驗(yàn)，低四位取反后，若與高四位相等，則發(fā)送正確。0x69=0110 1001，0110=~1000。

1000 000代表Device ID，小端即1；

1000代表Endpoint，小端即1；

10101是CRC5。

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從這里可以看出是RZ/T2H作為HOST時(shí)狀態(tài)亂了。

1.4對(duì)比分析

通過(guò)對(duì)比，我們可以看到：

不能正常工作的USB DISK，其端點(diǎn)描述符是：endpoint bulk out number=1，endpoint bulk in number=1；

能正常工作的USB DISK，其端點(diǎn)描述符是：endpoint bulk out number=2，endpoint bulk in number=1。

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這樣我們之前看到的log就非常清晰了，正常工作的USB DISK，RZ/T2H作為HOST均在EP 2上發(fā)送CBW，然后到EP 1上發(fā)起IN transaction的CBW等待USB DISK回復(fù)。

異常的情況，RZ/T2H在EP 1上發(fā)送CBW，且沒(méi)有發(fā)起inquiry的CBW，而是繼續(xù)在EP 1上以DATA1切換session的方式，繼續(xù)往OUT BULK發(fā)送數(shù)據(jù)。

因此，根本原因是對(duì)于bulk in=0x81，bulk out=0x01，即EP編號(hào)均為1的USB DISK，RZ/T2H 無(wú)法通過(guò)EP編號(hào)去工作。

1.5問(wèn)題定位及代碼調(diào)試

在源代碼中打開(kāi)USB DEBUG宏，以準(zhǔn)確找到上下文問(wèn)題。在此處加打?。?/p>

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正常情況下，當(dāng)發(fā)送完CBW后，打印得到的pipe_dir為128（0x80），即表示Host發(fā)起了request：讓Device Address為1，endpoint為1的Device準(zhǔn)備發(fā)數(shù)據(jù)：

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對(duì)于異常情況，打印得到的pipe_dir為0，即OUT。根據(jù)正常情況下的數(shù)據(jù)比對(duì)，此時(shí)應(yīng)該是Host發(fā)起讓Device向上發(fā)數(shù)據(jù)的請(qǐng)求，而不是讓Host對(duì)Device說(shuō)：Host還有數(shù)據(jù)繼續(xù)往下發(fā)送，這就是上述數(shù)據(jù)流程錯(cuò)誤的軟件表現(xiàn)。

注

Pipe是USB Host與 USB Device之間建立的虛擬通道，其建立了Host與Device的endpoint的關(guān)系，即聲明了Device的哪個(gè)endpoint作為pipe in，另外哪個(gè)endpoint作為了pipe out，之間有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。

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在調(diào)用獲取pipe_dir參數(shù)的API：pipe_dir=usb_hstd_get_pipe_dir(pipe_id)時(shí)，是通過(guò)pipe_id參數(shù)獲取該P(yáng)ipe的Dir參數(shù)，且pipe_id又與endpoint number是對(duì)應(yīng)關(guān)系。所以有問(wèn)題的USB Disk，得到結(jié)果：EP out，其pipe_id為1；EP in，其pipe_id也為1。

所以代碼中獲得的pipe_dir參數(shù)，均為OUT。

Part 2解決方法

2.1

在 ztfspsrc _usb_hmsc_driver.c中增加一個(gè)標(biāo)志位g_ep_number_shared_flag，且用g_ep_number_shared_flag==TRUE來(lái)標(biāo)志Bulk In EP==Bulk Out EP的異常情況，然后強(qiáng)制使用一個(gè)新的EP Number，在盡量少改代碼的前提下支持異常情況。

在枚舉階段，如果發(fā)現(xiàn)In endpoint和Out endpoint的編號(hào)相同，就是用此標(biāo)志位表示這是異常情況，需要在讓Device發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，共用pipe out的管道編號(hào)。

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2.2

在r_usb_hmsc_driver.c中，增加對(duì)IN/OUT EP編號(hào)相同的設(shè)備的處理：

USB Mass Storage Profile默認(rèn)Bulk in的endpoint編號(hào)為1，Bulk out的endpoint編號(hào)為2。所以我們對(duì)于in和out相同編號(hào)的device，強(qiáng)行將Bulk out的編號(hào)修改成2，使得USB協(xié)議層調(diào)用管道編號(hào)時(shí)，取用管道編號(hào)為2的pipe。

增加代碼如下：

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2.3

在文件r_usb_hmsc_driver.c的usb_hmsc_detach()函數(shù)中復(fù)位g_ep_number_shared_flag：

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2.4

在 ztfspsrc _usb_basicsrcdriver _usb_hdriver_rz.c中，聲明引入外部變量：

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并根據(jù)其狀態(tài)，強(qiáng)制修改相關(guān)參數(shù)：

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修改如上代碼后，再插入不能工作的USB DISK，可以看到盡管Bulk out和Bulk in的端點(diǎn)號(hào)均為1，RZ/T2H可以正常工作了。

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通過(guò)本次的問(wèn)題調(diào)查，我們學(xué)習(xí)了USB DISK的數(shù)據(jù)收發(fā)流程，遇到USB通信問(wèn)題時(shí)的調(diào)查步驟和常用工具。理解到了當(dāng)USB HOST試圖通過(guò)枚舉階段的EP編號(hào)轉(zhuǎn)化為管道編號(hào)，進(jìn)而在該管道上進(jìn)行收發(fā)。但是有些USB設(shè)備的IN EP和OUT EP編號(hào)可能相同，此時(shí)我們需要做代碼調(diào)整，讓發(fā)往OUT EP的管道采用正確的EP編號(hào)，避免用IN EP的編號(hào)。RZ/T2H通過(guò)FSP生成的代碼易于修改和調(diào)試，并預(yù)先加入了可能會(huì)調(diào)試的代碼點(diǎn)，用戶只需要打開(kāi)相應(yīng)的宏即可打印，從而觀察理解上下文并定位問(wèn)題。

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RZ/T2H

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