Глава 28. Режим USB-устройства / USB OTG

Этот перевод может быть устаревшим. Для того, чтобы помочь с переводом, пожалуйста, обратитесь к Сервер переводов FreeBSD.

Содержание

28.1. Обзор

Эта глава посвящена использованию USB Device Mode и USB On The Go (USB OTG) в FreeBSD. В неё входят виртуальные последовательные консоли, виртуальные сетевые интерфейсы и виртуальные USB-накопители.

При работе на оборудовании, поддерживающем режим USB-устройства или USB OTG, который встроен во многие материнские платы, стек USB FreeBSD может работать в режиме устройства. Режим устройства позволяет компьютеру представлять себя как различные классы USB-устройств, включая последовательные порты, сетевые адаптеры и устройства хранения данных, или их комбинацию. USB-хост, такой как ноутбук или настольный компьютер, может обращаться к ним так же, как к физическим USB-устройствам. Режим устройства иногда называют «режимом USB-гаджета».

Существует два основных способа, которыми оборудование может обеспечивать функциональность режима устройства: с отдельным "клиентским портом", который поддерживает только режим устройства, и с портом USB OTG, который может обеспечивать как режим устройства, так и режим хоста. Для портов USB OTG стек USB автоматически переключается между режимом хоста и режимом устройства в зависимости от того, что подключено к порту. Подключение USB-устройства, такого как флеш-накопитель, приводит к переключению FreeBSD в режим хоста. Подключение USB-хоста, например компьютера, приводит к переключению FreeBSD в режим устройства. Однонаправленные "клиентские порты" всегда работают в режиме устройства.

То, что FreeBSD предоставляет USB-хосту, зависит от параметра hw.usb.template в sysctl. Некоторые шаблоны предоставляют одно устройство, например, последовательный терминал; другие предоставляют несколько устройств, которые можно использовать одновременно. Примером является шаблон 10, который предоставляет устройство хранения данных, последовательную консоль и сетевой интерфейс. Список доступных значений смотрите в usb_template(4).

Обратите внимание, что в некоторых случаях, в зависимости от оборудования и операционной системы хоста, для того чтобы хост заметил изменение конфигурации, может потребоваться либо физическое отключение и повторное подключение, либо принудительное повторное сканирование шины USB способом, зависящим от системы. Если на хосте запущена FreeBSD, можно использовать usbconfig(8) reset. Это также необходимо сделать после загрузки usb_template.ko, если USB-хост уже был подключен к разъему USBOTG.

Прочитайте эту главу, чтобы узнать:

Как настроить функциональность USB Device Mode в FreeBSD.
Как настроить виртуальный последовательный порт на FreeBSD.
Как подключиться к виртуальному последовательному порту из различных операционных систем.
Как настроить FreeBSD для предоставления виртуального USB-сетевого интерфейса.
Как настроить FreeBSD для предоставления виртуального USB-накопителя.

28.2. Виртуальные последовательные порты USB

28.2.1. Настройка последовательных портов в режиме USB-устройства

Поддержка виртуальных последовательных портов предоставляется шаблонами 3, 8 и 10. Обратите внимание, что шаблон 3 работает с Microsoft Windows 10 без необходимости в специальных драйверах и INF-файлах. Другие операционные системы хоста работают со всеми тремя шаблонами. Необходимо загрузить оба модуля ядра usb_template(4) и umodem(4).

Чтобы включить последовательные порты в режиме устройства USB, добавьте следующие строки в /etc/ttys:

ttyU0	"/usr/libexec/getty 3wire"	vt100	onifconsole secure
ttyU1	"/usr/libexec/getty 3wire"	vt100	onifconsole secure

Затем добавьте следующие строки в /etc/devd.conf:

notify 100 {
	match "system"		"DEVFS";
	match "subsystem"	"CDEV";
	match "type"		"CREATE";
	match "cdev"		"ttyU[0-9]+";
	action "/sbin/init q";
};

Перезагрузите конфигурацию, если devd(8) уже запущен:

# service devd restart

Убедитесь, что необходимые модули загружены, и правильный шаблон установлен при загрузке, добавив следующие строки в /boot/loader.conf, создав его, если он ещё не существует:

umodem_load="YES"
hw.usb.template=3

Для загрузки модуля и установки шаблона без перезагрузки используйте:

# kldload umodem
# sysctl hw.usb.template=3

28.2.2. Подключение к последовательным портам в режиме USB-устройств из FreeBSD

Для подключения к плате, настроенной для предоставления последовательных портов в режиме USB-устройства, подключите USB-хост, например ноутбук, к USB OTG или клиентскому USB-порту платы. Используйте команду pstat -t на хосте для вывода списка терминальных линий. В конце списка должен отобразиться USB-последовательный порт, например "ttyU0". Для установки соединения используйте:

# cu -l /dev/ttyU0

После нажатия клавиши Enter несколько раз вы увидите приглашение для входа в систему.

28.2.3. Подключение к последовательным портам в режиме USB-устройства из macOS

# cu -l /dev/cu.usbmodemFreeBSD1

28.2.4. Подключение к последовательным портам в режиме USB-устройства из Linux

# minicom -D /dev/ttyACM0

28.2.5. Подключение к последовательным портам в режиме USB-устройства из Microsoft Windows 10

Для подключения к плате, настроенной для предоставления последовательных портов в режиме USB-устройства, подключите USB-хост, например ноутбук, к USB OTG или клиентскому USB-порту платы. Чтобы открыть соединение, вам понадобится программа для работы с последовательным портом, например PuTTY. Для проверки имени COM-порта, используемого Windows, запустите Диспетчер устройств, раскройте раздел "Порты (COM и LPT)". Вы увидите имя, похожее на "USB Serial Device (COM4)". Запустите выбранную программу для работы с последовательным портом, например PuTTY. В диалоговом окне PuTTY установите "Connection type" в значение "Serial", введите COMx (полученный из Диспетчера устройств) в поле "Serial line" и нажмите "Open".

28.3. Сетевые интерфейсы в режиме USB-устройства

Поддержка виртуальных сетевых интерфейсов обеспечивается шаблонами 1, 8 и 10. Обратите внимание, что ни один из них не работает с Microsoft Windows. Другие операционные системы хоста работают со всеми тремя шаблонами. Необходимо загрузить оба модуля ядра: usb_template(4) и if_cdce(4).

if_cdce_load="YES"
hw.usb.template=1

Для загрузки модуля и установки шаблона без перезагрузки используйте:

# kldload if_cdce
# sysctl hw.usb.template=1

28.4. Виртуальное устройство хранения данных USB

Драйвер cfumass(4) — это драйвер режима USB-устройства, впервые появившийся в FreeBSD 12.0.

Целевое устройство хранения данных (Mass Storage) предоставляется шаблонами 0 и 10. Необходимо загрузить оба модуля ядра: usb_template(4) и cfumass(4). Модуль cfumass(4) взаимодействует с подсистемой CTL, той же самой, что используется для целевых устройств iSCSI или Fibre Channel. Со стороны хоста инициаторы USB Mass Storage могут обращаться только к одному LUN — LUN 0.

28.4.1. Настройка USB-накопителя с использованием стартового скрипта cfumass

Самый простой способ настроить USB-накопитель только для чтения — использовать скрипт cfumass. Для этого скопируйте файлы, которые должны быть доступны на USB-хосте, в каталог /var/cfumass и добавьте следующую строку в /etc/rc.conf:

cfumass_enable="YES"

Для настройки цели без перезагрузки выполните следующую команду:

# service cfumass start

В отличие от последовательных и сетевых функций, шаблон не следует устанавливать в 0 или 10 в /boot/loader.conf. Это связано с тем, что LUN должен быть настроен до установки шаблона. Скрипт запуска cfumass автоматически устанавливает правильный номер шаблона при запуске.

28.4.2. Настройка USB-накопителей с использованием других методов

Оставшаяся часть этой главы содержит подробное описание настройки цели без использования файла cfumass rc. Это необходимо, например, если требуется предоставить доступную для записи LUN.

USB-накопитель не требует работы демона ctld(8), хотя его можно использовать при необходимости. Это отличается от iSCSI. Таким образом, есть два способа настройки цели: ctladm(8) или ctld(8). Оба способа требуют загрузки модуля ядра cfumass.ko. Модуль можно загрузить вручную:

# kldload cfumass

Если модуль cfumass.ko не встроен в ядро, можно настроить /boot/loader.conf для его загрузки при старте системы:

cfumass_load="YES"

LUN может быть создан без использования демона ctld(8):

# ctladm create -b block -o file=/data/target0

Это предоставляет содержимое файла образа /data/target0 как LUN для USB-хоста. Файл должен существовать до выполнения команды. Чтобы настроить LUN при загрузке системы, добавьте команду в /etc/rc.local.

ctld(8) также может использоваться для управления LUN. Создайте файл /etc/ctl.conf, добавьте строку в /etc/rc.conf, чтобы убедиться, что ctld(8) автоматически запускается при загрузке, а затем запустите демон.

Вот пример простого файла конфигурации /etc/ctl.conf. Полное описание параметров можно найти в ctl.conf(5).

target naa.50015178f369f092 {
	lun 0 {
		path /data/target0
		size 4G
	}
}

Пример создает одну цель с одним LUN. naa.50015178f369f092 — это идентификатор устройства, состоящий из 32 случайных шестнадцатеричных цифр. Строка path определяет полный путь к файлу или zvol, который используется для LUN. Этот файл должен существовать до запуска ctld(8). Вторая строка необязательна и указывает размер LUN.

Чтобы убедиться, что демон ctld(8) запускается при загрузке, добавьте следующую строку в /etc/rc.conf:

ctld_enable="YES"

Чтобы запустить ctld(8) сейчас, выполните следующую команду:

# service ctld start

При запуске демона ctld(8) он читает файл /etc/ctl.conf. Если этот файл отредактирован после запуска демона, перезагрузите изменения, чтобы они вступили в силу немедленно:

# service ctld reload

Изменено: 24 ноября 2025 г. by Vladlen Popolitov

Главная