Android USBパケットをキャプチャーし、UMSプロトコルを解析する!!：実践しながら学ぶ Android USBガジェットの仕組み（11）（2/3 ページ）

[村上雅彦、舟元拓斗、森崇（永和システムマネジメント 組込み技術センター），MONOist]

2．Android USBガジェットドライバのスタック構造

　AndroidカーネルにUSBデバイスドライバとしてCD-ROMドライバを追加する上で、まず、AndroidのUSBガジェットドライバのスタック構成を説明します（図1）。

図1　AndroidのUSBガジェットドライバのスタック構成

　USBガジェットドライバは、大きく分けて以下の2つの層に分かれています。

ハードウェア（H/W）依存層

　USBデバイスコントローラのレジスタアクセスや割り込み制御を行います。

ハードウェア（H/W）非依存層

　本層は、大きく分けて以下の2層に分かれています。

• Setup層　
  ……USBプラグ＆プレイを実現する
• Function層　
  ……UMS（USB Mass Storage）をはじめとして、ADB、Accessory、HID（Human Interface Device）など、ユーザーが実際に使用するUSB機能を実現する

　なお、本層は、H/W非依存層であり、USBデバイスコントローラの制御は、標準仕様化されたLinux USB Gadget APIを通して行います。本設計により、上位層はH/W非依存となり、保守性・移植性の向上に寄与します。

　われわれが新たに追加するCD-ROMドライバの機能は、Linux USB Gadget APIを通して実現可能であり、H/W非依存層に配置することになります。また、USB Mass Storageの仕様（Mass Storage Class Specification Overview 1.4）では、CD-ROMドライブも含まれていますので、既存のUMSドライバに機能追加する形で、CD-ROMドライバを追加することになります。

　とはいえ、既存のUMSドライバを知らなければ改造のしようがありません。そこで、われわれが開発したUDKを使用して、“USB接続 ⇒ マウント操作”で、USBバス上に流れるパケットの流れとSCSIデータを解析しながら理解を深めていくことにしましょう。

3．UDK（USB Device driver development Kit）の紹介

　UDKは、USBデバイスドライバ開発をターゲットとした統合開発環境です。本ツールは、Eclipseのプラグインとして機能提供します（図2）。

図2　UDK（USB Device driver development Kit）【※画像クリックで拡大表示】

　本ツールを使用すると、以下のような開発効率の向上が期待できます。

表1　UDKのソリューション対象ユースケースと改善効果

　UDKを使用すると、冒頭で述べた“苦労”は全て解決されます。それでは、1つずつみていきましょう。

3．1．解決1：Android端末不足

　UDKは、Android端末の代わりに、Androidエミュレータを使用して動作を確認できるため、Android端末不足の問題が解消されます。

3．2．解決2：USBプロトコルアナライザ不足

　UDKには、仮想USBプロトコルアナライザ（Wiresharkで実現）が同梱されています。このため、本物のUSBプロトコルアナライザがなくても、USBデバイスドライバとUSBホストとの通信パケットを簡単に解析できます。具体的な解析事例は後述します。

3．3．解決3：デバッグ効率の悪さ

　USBデバイスドライバのソースコード修正から、Androidエミュレータの起動までを一貫して、UDK上で行うことができます。ROM焼きなどの特殊なオペレーションも一切不要なので、デバッグ効率が格段に向上します。