起因

立项清单里"读取 U 盘"是明确需求：现场拷加工程序、导出加工报表、固件升级的入口都是它。U 盘的命令集是借来的：SCSI 的前身 SASI 是 1979 年 Shugart 给磁盘驱动器定的接口，1986 年标准化成 SCSI，在企业存储里摸爬了十几年；USB 大容量存储类没有另起炉灶，把 SCSI 命令装进 CBW/CSW 信封走批量传输——所以驱动一个 U 盘，实际写的是一套打了折的 SCSI 主机。USB 协议详解把 CBW/CSW 的理论讲完了，EHCI 篇有了批量传输的队列机制，NVMe 篇立了 BlockDevice 抽象——这篇把三样东西拧起来：一个真的能挂 exFAT 的 U 盘驱动。

一、识别：接口三元组与端点

枚举完的设备逐接口检查 class/subclass/protocol：

命中就从端点描述符里拿 bulk-in / bulk-out 两个端点，在 EHCI 异步调度里给它们各挂一个 QH（队列挂法见 EHCI 篇）。端点的认法：bEndpointAddress bit7 是方向（1=IN）、bit0-6 是端点号；高速盘的 wMaxPacketSize 固定 512。设备速度枚举时顺手记下：EHCI 端口经 TT 挂进来的全速盘批量包长只有 64，吞吐掉到 1MB/s 量级——能识别就让它用，但界面要提示"全速盘，拷大文件请换高速盘"，别让操作工以为系统坏了。

坑：subclass 0xFF（厂商私有，老 U 盘和"送的小礼品盘"常见）一律拒绝加载并提示换盘，别试图猜协议——那种盘各有各的脾气，工控系统不陪它玩。

二、命令层：CBW/CSW 的字节布局

一次传输 = CBW（out）→ DATA（in 或 out，长度可以为 0）→ CSW（in），三段在同一个 QH 上用 qTD 链串起来。

31 字节 CBW：

13 字节 CSW：

坑：tag 不核对等于没校验。 总线抖动时可能收到上一次传输的残留 CSW，tag 对不上就整条重传。

坑：dCBWDataTransferLength 必须与 DATA 阶段实际字节数严格一致。 READ 多要、WRITE 少给，守规矩的盘 STALL 或报 phase error，不守规矩的直接超时——宁可在上层把缓冲凑齐，也别让 CBW 的声明和实际传输对不上。

三、SCSI 最小命令集

工控 U 盘只需要 6 条：

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fn read10_cb(lba: u32, n: u16) -> [u8; 16] {
    let mut cb = [0u8; 16];
    cb[0] = 0x28;
    cb[2..6].copy_from_slice(&lba.to_be_bytes());        // 起始 LBA
    cb[7..9].copy_from_slice(&n.to_be_bytes());          // 块数
    cb
    // CBW: data 长度 = n*512，flags bit7=1（IN）
}

坑：单命令块数上限规范不保证，老盘常见 128/255 块的隐性上限——保守 64 块（32KB）一条，超了就拆。 撞上限的症状是 STALL 或短读，不要硬试着加大。

坑：U 盘也有"就绪"状态机。 刚插上/spin-up 要几秒：TEST UNIT READY 失败 → REQUEST SENSE 看到 KEY 06 / ASC 28（介质变化）→ 轮询重试，上限 5 秒，别死等。

两个现场够用的细节：READ CAPACITY 回的末 LBA 是 0xFFFFFFFF 时表示真容量超 2TB，要换 READ CAPACITY(16)（0x9E）问 8 字节 LBA——U 盘撞上这条的概率很低，但代码里留个判断分支，比事后解释便宜。REQUEST SENSE 的 18 字节里，现场排障最常碰的组合：KEY 02/ASC 3A（无介质）、KEY 06/ASC 28（介质变化）、KEY 06/ASC 27（写保护）、KEY 03/ASC 11（读介质错误——盘快不行了，提示备份换盘）、KEY 05/ASC 21（LBA 越界——上层算错了，查自己代码）。错误处理按 KEY 大类路由，ASC 留给日志和界面文案，别一条条 if 硬编码。

四、错误处理：STALL 与复位恢复

bulk 传输的一切异常最终都表现为端点 STALL，处理分三级：

1. 数据/状态阶段 STALL → 控制传输 CLEAR_FEATURE(ENDPOINT_HALT) 清两个 bulk 端点各一遍（setup 包：bmRequestType 0x02、bRequest 0x01、wValue 0、wIndex=端点地址、wLength 0）→ 当前命令重试一次
2. CSW status=1 → REQUEST SENSE 拿原因分类：介质没准备好→轮询；写保护→报错给上层
3. status=2 或清了三次还 STALL → Bulk-Only Mass Storage Reset（类请求：bmRequestType 0x21、bRequest 0xFF、wIndex=接口号）→ 再 CLEAR_FEATURE → 重新 READ CAPACITY

坑（必踩）：CLEAR_FEATURE 会把该端点的 data toggle 复位回 DATA0。 重试的 QH 里 DT 位必须同步清零，否则接下来第一次传输被静默丢弃——表现是"复位成功了但永远读不出数据"，极难定位。

坑：拔盘瞬间在途传输会 NAK/超时混着来，错误路径必须把传输缓冲还回 DMA 池（不泄漏）且不持有文件系统锁。所以整个重试状态机放在协作层的一个 step 函数里跑（调度篇的框架），USB 永远不阻塞别人。

五、接入 BlockDevice

NVMe 篇的 trait 直接实现：

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impl BlockDevice for UsbMsc {
    fn read_blocks(&mut self, lba: u64, buf: &mut [u8]) -> Result { /* 64 块分段循环 */ }
    fn write_blocks(&mut self, lba: u64, buf: &[u8]) -> Result { ... }
    fn flush(&mut self) -> Result { /* 可选映射 SCSI SYNC CACHE 0x35；写直达策略下可空 */ }
}

exFAT 层根本不知道底下是 NVMe 还是 U 盘——加工程序从 U 盘拷到硬盘，就是两个卷之间的普通读写。拔盘事件由枚举层广播，文件系统层收到后卸载卷、关闭打开的句柄，界面弹提示。卸载前发一次 SYNC CACHE（0x35）等 CSW 回来再收尾——写直达策略下它多半是空操作，但这几十毫秒的保险，比教会每个操作工"安全弹出"便宜。

性能预期摆正：USB 2.0 高速理论 480Mbps，批量传输实际 30~38MB/s 封顶，再乘单命令 64 块的往返效率，稳定 25MB/s 上下就该满意。想要快，靠 QH 链把多条读命令批量挂进异步调度，而不是加大单命令。

总结

实战清单：三元组识别 + 双 bulk 端点挂 QH；CBW/CSW 字节布局表常备；六条 SCSI 命令；64 块保守分段；STALL 三级处理（清端点→查 sense→类复位）；DT 位复位纪律；tag 核对；重试状态机放协作层 step。跑通标志：INQUIRY 打出厂商/产品字符串；READ CAPACITY 容量与盘身标称一致；exFAT 卷挂载后读一个 100MB 文件 CRC 与宿主机一致；写入中途拔盘系统不崩、插回后重挂载继续用。

下一篇：日志系统——这个驱动里已经埋了好几处"记 ERROR 日志"，该兑现它了。

参考链接

• USB Mass Storage Class: Bulk-Only Transport 规范（usb.org 文档页）
• T10 SPC / SBC（SCSI 命令集）
• OSDev Wiki: USB Mass Storage
• 本系列：EHCI 实战、USB协议详解、NVMe 实战（BlockDevice）、exFAT 实战、内存管理器（DMA 池）