第 2 章 USB Mass Storage大容量存储的基本知识

摘要

USB Mass Storage所对应的层次和要实现哪些东西：

图 2.1. USB Mass Storage Framework

PC电脑和U盘之间的关系，以及物理上的组成，可以用下图表示：

图 2.2. PC和U盘

更深入的剖析，对于普通U盘的内部结构，则是一个USB物理接口，加上对应的控制芯片(微控制器(含Nand Flash的控制器)+ USB设备控制器)和一个Nand Flash芯片：

图 2.3. PC和U盘的芯片内部结构

上述PC电脑和U盘的物理关系，以群联的PS2251-50 USB 2.0 Flash Controller为例，对应的逻辑关系为：

图 2.4. PC和U盘的内部逻辑框图

关于U盘容量，再多解释一句：

一般U盘的大小，就是对应着这个Nand Flash芯片的容量，比如2GB，4GB，8GB等。

当然，比如一个8GB的U盘，内部也可以用两块4GB的Nand Flash芯片来构成。

PC和U盘的之间的抽象的逻辑关系，可用下图来表示：

图 2.5. PC和USB MSC设备

上图中，Storage Media，就是我们例子中的Nand Flash芯片。

而例子中的那个控制芯片，是Microcontroller with embedded USB device controller 和Media Controller的集合。

而上图中的USB MSC(Mass Storage Class) Device，从应用领域来说，可以分为以下几类：

图 2.6. USB MSC的分类

而像上述例子中那样的常用的U盘，属于上图中的Flash Drive，即，物理上存储数据的介质用的是Flash Memory，比如例子中的Nand Flash芯片，对应的，Media Controller，也就是Nand Flash的Controller，负责从Nand Flash芯片中读写数据。

USB MSC设备中的固件(firmware)或者硬件(hardware)，必须要实现下面这些功能：

检测和响应通用的USB Request和USB总线上的事件。

检测和响应来自USB设备的关于信息或者动作的USB Mass Storage Request。

检测和响应，从USB Transfer中获得的SCSI Command。这些业界标准的命令，是用来获得状态信息，控制设备操作，向存储介质块中读取(read block)和写入(write block)数据的。

另外，设备如果想要向存储介质中，创建/读取/写入，文件/文件夹的话，那么就涉及到文件系统，还要实现对应的文件系统。嵌入式系统中常见的文件系统有FAT16或FAT32。