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一、摘要

根据Mass Storage Class(大容量/海量存储器,以下简称MSC)协议，使用CH558、CH559和CH563分别实现模拟全速和高速U盘的功能，外部存储介质和U盘容量支持自由调整，用以解决数据转存或者定制U盘等功能。关键在于CH5XX USB设备控制器操作、Bulk-Only传输协议、SCSI命令支持和存储介质读写这几个部分。

二、总体概述

模拟U盘关键功能部件包括以下几点：

(1)、USB Mass Storage Framework

(2)、以U盘为例，下图是PC和U盘的内部抽象逻辑框图

CH558、CH559和CH563内置USB设备控制器和PHY，对于实现U盘控制器的应用，只需要配置USB设备模式和读写外部存储介质。

(3)、USB MSC CBI/BBB Transport

USB MSC Control/Bulk/Interrupt Transport 只能用于Full-speed的软盘(Floppy drive),这里不赘述，有兴趣可以自己百度。

Bulk-only传输类控制、批量都是通过批量端点，即用Bulk端点来传送命令块，数据，状态，因此，才类似于Control/Bulk/Interrupt被简称为CBI一样，而Bulk/Bulk/Bulk被简称为BBB。

(4)、USB MSC Protocol relation

传输通讯：Host和Device之间的数据通讯根据存储介质（Floppy或Flash）分别使用UFI和SCSI协议，更深入的设备特性配置参考More Feature。

(5)、U盘配置描述符Class，Subclass和Protocol对应关系

对应的，了解USB的都知道，每个设备的描述符中，都有对应下面这几个域：

bInterfaceClass 、 bInterfaceSubClass 、 bInterfaceProtocol

分别对应着USB的Class，Subclass，Protocol。

而对于我们此处的U盘：

bInterfaceClass=0x08=Mass Storage，Class就是USB Mass Storage Class，

bInterfaceSubClass=0x06=SCSI Transparent，Subclass，所支持的列表如下：

SubClass Codes Mapped to Command Block Specifications

bInterfaceProtocol=0x50=Bulk Only Transport，Protocol，所支持的列表如下：

Mass Storage Transport Protocol

(6)、MSC使用的SCSI命令集

0x00 TestUnitReady               0x03 RequestSense
0x12 Inquiry                     0x1A ModeSense6
0x1B StartStop                   0x1E MediumRemoval
0x23 ReadFormatCapacity          0x25 ReadCapacity
0x28 Read(10)                    0x2A Write(10)
0x2F Verify                      0x5A ModeSense10

SCSI命令使用各位可以阅读代码，或者去USB-IF搜索SCSI协议，实际上U盘所使用的所有SCSI命令集都可以参考UFI文档，它比SCSI标准文档更简洁明了。

(7)、Bulk-Only传输协议

详细的规范请阅读《Universal Serial BusMass Storage ClassBulk-Only Transport》）

设备插入到USB 后，USB 即对设备进行搜索，并要求设备提供相应的描述符。在USBHost 得到上述描述符后，即完成了设备的配置，识别出为Bulk－Only 的Mass Storage 设备， 
然后即进入Bulk－Only 传输方式。

在此方式下，USB 与设备间的所有数据均通过Bulk－In和Bulk－Out 来进行传输，不再通过控制端点传输任何数据。

在这种传输方式下，有三种类型的数据在USB 和设备之间传送，CBW、CSW 和普通数据。

CBW（Command Block Wrapper，即命令块包）是从USB Host 发送到设备的命令，命令格式遵从接口中的bInterfaceSubClass 所指定的命令块，这里为SCSI 传输命令集。USB设备需要将SCSI 命令从CBW 中提取出来，执行相应的命令，完成以后，向Host 发出反映 当前命令执行状态的CSW（Command Status Wrapper），Host 根据CSW 来决定是否继续发 送下一个CBW 或是数据。Host 要求USB 设备执行的命令可能为发送数据，则此时需要将 特定数据传送出去，完毕后发出CSW，以使Host 进行下一步的操作。USB 设备所执行的操作可用下图描述

CBW和CSW命令包格式在程序里面有或者参看Bulk-Only协议。

三、硬件设计

CH558、CH559模拟U盘使用的SPI接口的串行Flash，硬件如下图：

CH558，CH559是增强型51内核的全速(12Mbps)USB单片机，内置晶振，芯片外围也足够简洁。CH563是32位高速USB MCU，内置网络PHY和协议栈。

芯片资源如下图：

四、软件设计

软件主要包括以下方面：

(1)、USB设备模式初始化

(2)、存储芯片接口初始化

(3)Bulk_Only传输

CBW包：

CSW包：

五、可拓展功能

(1)、其他存储介质：除了以上提到的SPI接口的串行Flash,也可以替换成EEPROM或者Nand falsh等非掉电易失存储介质。

(2)、数据来源可以随意指定，比如串口数据流，并口数据流，甚至其他温湿度传感器设备等。

(3)、CH559+SPI串行Flash模拟U盘测试参数

测试系统，功能	复制	粘贴	创建	写	格式化
XP	√	√	√	√	√
WIN7	√	√	√	√	√
WIN10	√	√	√	√	√
安卓	√	√	√	√	√

六、应用场合

应用的典型场合，比如：

(1)、代替光盘为客户提供说明书，可以将说明资料直接放到板子的存储介质内。

(2)、U盘数据监控、截取和加密。

(3)、采集数据数据暂存，方便拷贝到主机。

(4)、定制U盘等。

七、源码

CH558、CH559模拟USB1.1 全速U盘的源码（C语言）：

CH559模拟U盘.rar (下载次数：190)  

CH563模拟USB2.0高速U盘的源码（C语言）：

CH563模拟U盘.rar (下载次数：183)  

CH559评估板及芯片购买：

https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.1-c.w4071-17428499323.2.6a8133d6UssCOx&id=545590212371

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