.NET Micro Framework 實作 USB Mass Storage：從枚舉到 SCSI 指令完整解析

架構挑戰與解決策略

.NET Micro Framework (MF) 原生 USB 驅動不支援 Mass Storage，需：

1. 在 USB 驅動層新增枚舉處理碼（原應屬 PAL 層，為相容性置於驅動層）。
2. 採用時鐘中斷輪詢 USB 端點資料，避免佔用唯一應用程序執行緒。
3. 透過 PAL 層 SectorCache 間接存取 Flash/SD，兼具快取加速與裝置抽象化。

功能限制：單一邏輯單元 (LUN=0)、不支援 PC 端格式化（需本地介面）、檔案系統固定 FAT32。

USB 設定調整

• VID/PID：修改 VID 避免與既有 MF 驅動衝突。
• 介面描述符：Class=0x08 (Mass Storage)、Subclass=0x06 (SCSI) 或 0x04 (UFI)、Protocol=0x50 (Bulk-Only)。

對外呼叫介面

PAL 層 (C/C++)

int UsbMassStorage_Start(UINT32 interval_us); // 啟動，關閉舊介面、載入新 Config、啟動定時中斷
int UsbMassStorage_Stop();                   // 停動，關閉中斷、還原預設 USB 介面

Managed P/Invoke

namespace YFSoft
{
    public static class MassStorage
    {
        [MethodImpl(MethodImplOptions.InternalCall)]
        extern static public int Start(UInt32 value);
        [MethodImpl(MethodImplOptions.InternalCall)]
        extern static public int Stop();
    }
}

呼叫 Start() 前務必先 VolumeInfo.FlushAll() 確保快取寫入。

USB 控制端點枚舉處理

在 EP0_ISR() 中新增：

if (Setup->bmRequestType == 0xA1 && Setup->bRequest == 0xFE) // GET_MAX_LUN
{
    usb.FIFO[0] = 0; // 單一 LUN 回傳 0
    usb.Indexed.PERI_CSR0 = TXPKTRDY | DATAEND;
    return;
}
if (Setup->bmRequestType == 0x21 && Setup->bRequest == 0xFF) // MASS_STORAGE_RESET
{
    usb.Indexed.PERI_CSR0 = TXPKTRDY | DATAEND;
    return;
}

Bulk-Only Transport 核心流程

僅需兩個 Bulk 端點：EP1 (IN)、EP2 (OUT)，符合 MF 預設驅動。

CBW (Command Block Wrapper) 31 bytes

CSW (Command Status Wrapper) 13 bytes

必須實作的 SCSI/UFI 指令子集

1. INQUIRY (0x12)：回傳廠商、產品、版本。Peripheral Device Type=0 顯示為可移動磁碟，=0x1F 顯示為固定磁碟。
2. READ_FORMAT_CAPACITIES (0x23)：回傳區塊數、區塊長度 (大端序)。
3. READ_CAPACITY (0x25)：回傳最後一個區塊索引與長度 (大端序)。
4. READ_10 (0x28)：讀取指定 LBA 起始、區塊數的資料，直接回傳資料階段。
5. WRITE_10 (0x2A)：接收 CBW 後續資料寫入指定 LBA。注意：資料量大時需分多次中斷處理，不可一次讀完所有扇區。
6. REQUEST_SENSE (0x03)：CSW 非 0 時主機詢問錯誤細節，回傳 Sense Key=0x05 (ILLEGAL REQUEST)。
7. TEST_UNIT_READY (0x00)：主機定期輪詢裝置就緒，直接回傳 CSW Status=0。

實作關鍵點總結

• 時鐘中斷輪詢替代背景執行緒，符合單行程限制。
• SectorCache 抽象化儲存媒體，支援 Flash/SD 免修改程式碼。
• Bulk-Only 協議簡化端點管理，僅需標準 Bulk IN/OUT。
• WRITE_10 分批處理避免中斷過長導致 TinyCLR 異常。