June 10, 2007
USBでMSD+CDC (Composite Device)
このサイトで扱っているGPSロガーやオートパイロットシステムSuper Sylphideには、USBが内蔵されたC8051F340というマイコンを搭載しています。これまではそれらに搭載されたSDカードの読み書きをPCから行うためにUSBを利用してきました。その際に実装として利用してきた規格がUSBのMass Strage Class(MSD)なのですが、今後はPCと双方向でやりとりできるコンソール機能をCommunication Device Class(CDC)という規格を利用して付け足したいと考えています。USB規格の詳細は本家usb.orgにまとめられています。
CDCはMSDと同じく、Windowsなどの一般的なOSでは標準ドライバが用意されているため、特別にドライバを開発する必要がありません(細かい話をすればWindowsではinfが必要になるようですが)。また、PC側では仮想COMポートとして認識されるので、PC側から制御するためのコードも非常に書きやすいようです(WindowsだったらWriteFile/ReadFile)。
そういうわけでMSDとCDCの両機能をもつファームウェアの製作を考えているのですが、ただ単純に足してできるものなのか疑問を感じていました。USBの規格に則ってファームウェアを作成する際にはDescriptorというものを書くのですが、それは大きく分けて階層順にDevice、Interface、Endpointの3つがあります。この階層が曲者で、MSDはInterfaceレベルで定義されているのに対し、CDCはDeviceで定義されているため疑問を感じていました(図1)。
図1。
調べてみると、そのような議論がMicrochip(PICのメーカ)のフォーラムでされていた("USB Composite Device Operation")ので、そこでの議論をまとめて図にしてみました(図2)。どうやらより大きな階層のDeviceで定義されているCDCに、より下の階層であるInterfaceで定義されているMSDを取り込めばよいようです(1)。あるいは新たに設けられたInterface Association Descriptor(IAD)という機能(詳しくはusb.org内のPDF)を使って、Interfaceの階層でDeviceの定義をすることによって解決することもできるようです(2)。
図2。
実装はこれからといったところですが、疑問が解消されてよかったです。
※その後、WIndowsでMSD+CDCを試しました。それに伴い図2に不備があることがわかりましたので、修正しました。
