#Driver

登壇する機会があったのでその際の資料。RP2040 に搭載されている Programmable IO を用いて、Parallel Command I/F である NAND IC へのアクセスを高速化検討した話。

rpi-pio-nand.pdf

資料は marp を使用して作成したので、以後は元になった資料の markdown 移植版

背景

最近 SSD 自作キット JISC-SSD で 時折放置してますが 遊んでいます。 途中まで C++で書いていましたが、気まぐれで Rust 再実装中...

RPi Pico: RP2040 Cortex-M0+ DualCore @133MHz NAND Flash: KIOXIA TC58NVG0S3HTA00 1Gbit SLC ECC なし

外観	回路図抜粋	RP2040 Block Diagram
	GPIO で NAND と直結

掲題の通り Rust で USB Mass Storage Class (MSC) Bulk-Only Transport を実装した。 RAM 上の値を Disk Drive に見せかけたデバイスとして Windows から認識できるようになったので要所を書き残す。

実装には Rust を使用し、 Raspberry pi pico (rp2040) 上で動作確認を行っている。実装の Framework には embassy-rs を使用した。

USB 通信の構成・設定

Mass Storage Bulk Only 1.0 - usb.org に基づいて実装する。具体的に以下の通信を行う。

Descriptor 構成

• USB Device
  • Device Descriptor (MSC Bulk Only Transport)
  • Configuration Descriptor
    • Interface Descriptor0 (MSC Bulk Only Transport)
      • Endpoint Descriptor1: Bulk out
      • Endpoint Descriptor2: Bulk in

USB Mass Storage Class

USB（に限らない話だが）を用いた通信は Host/Device 双方の FW で共通のプロトコル定義に基づいた実装が必要だが、一般的に使われる機能については USB の仕様としてクラス定義されている。

例: キーボード・マウス等入力デバイス定義 Device Class Definition for Human Interface Devices(HID)

今日使われている OS で USB が使える環境にあれば、Host 側のドライバ実装は多くの場合用意されているので、独自のドライバ作成と署名・インストールの手順を省くことができる。 開発者は Device 側の FW を定義に基づいて実装するだけで良い。

このクラス定義のうち、外付け記憶装置を制御するための 1 つとして MSC がある。