НТЦ Метротек. Архив блога

В процессе разработки наших мега-дивайсов возник вопрос о реализации захвата пакетов с карты и использования ip-utils (ping/traceroute и тд) с карты.  Из нескольких возможных вариантов, было решено пойти средствами операционной системы и реализовать в дополнение к основному последовательному интерфейсу ещё и два сетевых (по количеству ethernet-портов модуля b5-gbe, для которого мы сейчас пишем софт).

Такой подход позволяет использовать стандартные средства ping и traceroute.

Для реализации сетевого интерфейса (как собственно и консоли карты) использовался любимый нами USB-шный класс CDC (Communication Device Class). В этот класс входят подклассы позволяющие реализовать интерфейсы к телефонным линиям, модемы и сетевые карты (проводные и беспроводные). Большим плюсом использования стандартного класса USB-устройства, является отсутствие необходимости писать драйвера (в Linux/*nix, Windows всё равно требует хотя бы .inf файл).

Так вот сетевых устройств в классе CDC может быть несколько видов. Это подклассы ECM,EEM, NCM и вариации на тему ACM (вместе с rndis), которые так любит windows. Устройства отличаются степенью поддержки операционной системы, степенью документированности и некоторыми другими особенностями.

Итак:

• Rndis — нестандартная вариация на тему ACM. Вообще-то подкласс ACM — это последовательный порт или модем, но microsoft, традиционно наплевав на все имеющиеся стандарты создала собственный. Rndis, по своей сути, представляет собой реализацию ndis API поверх usb. Используется microsoft-ом и в КПК под windows mobile для синхронизации и связи с компьютером. Так как этот класс не полностью документирован, да и не стандартен — это не наш путь.
• ECM — Ethernet Control Model — это реализация сетевой карты (в стандарте есть поддержка проверка состояния линка, мак-адрес карты хранится в дескрипторе и тд). Данный стандарт требует двух интерфейсов: для передачи данных и управляющего. За терминологией обращаться на usb.org или сюда: http://www.beyondlogic.org/usbnutshell/usb1.shtml. Вторая ссылка намного короче и более просто расписана :).
• EEM — это Ethernet Emulation Model — в этом случае USB используется исключительно как транспорт ethernet пакетов. Состояние линка не передаётся, скорость не настраивается и так далее. Зато интерфейс просто и для него нужно только 2 endpoint-а.

Отсюда мы и подходим к выбору варианта сетевого интерфейса. Тут всё оказалось совсем просто — для реализации ECM нам просто не хватило доступных endpoint-ов в контроллере. Так что выбор остановился на EEM. Даже с ним, доступные 6 endpoint-ов, разделились полностью, и пришлось слегка обмануть реализацию консоли, указав в дескрипторе несуществующий endpoint.

Так вот, в stm32f105 есть 6 доступных endpoint-ов, не считая нулевого (по 3 IN и OUT). В итоге хватает впритык и резерва не остаётся. Для ECM уже endpoint-ов не хватает, так как под эту модель требуется по 3 endpoint-а на интерфейс.

Передача данных в модели EEM, или как же это заставить работать….

Для того, чтобы сетевое устройство с классом EEM зарегистрировалось в системе, достаточно правильно написать USB дескриптор. Создаётся интерфейс состоящий из двух bulk endpoint-ов, одного IN и одного OUT, ему приписывается класс CDC (0x02), подкласс EEM (0x0c), и протокол EEM (0x07). На этом все тонкости и заканчиваются. Пакеты в EEM передаются как есть, в виде ethernet фреймов, с дописанным в начале двухбайтным заголовком.

Выглядит он так:

Пятнадцатый бит определяет — является ли этот кадр данными идущими в интерфейс или служебной командой EEM. Всего есть 6 команд, из которых обязательными являются только Echo и Echo response. (Хотя как выяснилось, линуксовый драйвер, даже без реализации разбора этих команд вполне нормально работает).

Четырнадцатый бит определяет, используется ли реальный подсчёт CRC, или на месте CRC передаётся последовательносьт 0xdeadbeef.

Оставшиеся биты кодируют длину фрейма следующего за этими двумя байтами заголовка.

После реализации разбора заголовков, приём и передача заработали без проблем, за исключением того, что USB-шная библиотека от ST не позволяет реализовать USB-transfer длинее чем размер FIFO в stm32, а ethernet пакеты в EEM нельзя разбивать между transfer-ами.
Таким образом, сейчас реализован приём и передача пакетов до 254 байт длиной. Пропускная способность не измерялась.