Linux USB U盘热插拔挂载和卸载

一、硬件平台

        1、  控制器：MT7620（A9内核）

        2、  RTC芯片：MCP7940

二、软件平台

       1、开发环境：Ubuntu12.04 

       2、SDK内核包：MT7620 SDK软件开发包（MediaTek_ApSoC_SDK_4320_20150414.tar.bz2）

       3、内核版本：linux-2.6.36.x

三、参考资料

      《MTK_APSoC_SDK_User_Manual.pdf》。

      下载链接：http://download.csdn.net/detail/xhoufei2010/9478004

四、USB U盘驱动简介

        USB Mass Storage是一类USB存储设备，这些设备包括USB磁盘、USB硬盘、USB磁带机、USB光驱、U盘、记忆棒、智能卡和一些USB摄像头等，这类设备由USB协议支持。

       对于USB的U盘驱动，已经非常完善，大家只需要简单地配置一下内核，开启U盘的功能即可。

五、U盘配置

       5.1 取消内核自动挂载功能

        由于Linux 内核包默认会自动挂载，且内核初始化的过程中，挂载出现在创建USB节点之前，经常出现自动挂载导致内核崩溃，故取消内核挂载，自己监听USB的热插拔，然后挂载。

        1.开启设置busybox

        进入到内核开发包目录 cd /home/kernel/source

        输入命令 make menuconfig

        Kernel/Library/Defaults Selection  --->Customize Busybox Settings ，选中该选项，如图5-1所示，设置完成之后，保存退出。

        

                                                          图5-1 设置Busybox

       2. 取消USB自动挂载/卸载功能

       在图5-1保存设置之后，会自动跳转到busybox的设置界面，在界面中，进入Linux System Utilities，取消掉Support command execution at device addition/removal 选项，如图5-2所示。

                                                       图5-2 取消USB的自动挂载/卸载

       5.2 开启U盘功能

        在linux-2.6.36.x中，输入命令make menuconfig，进入配置

        Linux Kernel Configuration ---> Device Drivers  ---> USB support ，在配置中，选中USB Mass Storage support，如图5-3所示。

                                                         图5-3 开启USB U盘支持

六、监听USB热插拔程序

       6.1 说明

        对于USB的热插拔，实际就是建立一个socket，采用socket监听USB的插拔信息。

        当监听到USB插入信息，且发现在 /dev目录下，存在 sda1或者sdb1分区（有时候分区节点为其他名称，根据实际分区修改分区的名称判断条件）的时候，就挂载USB分区到 /tmp/usb目录下。

        当监听到USB拔出信息，则卸载 /tmp/usb目录。

        6.2 usb控制器头文件，UsbController.h。

[cpp]  view plain  copy

1. /** 
2.  * @addtogroup module_genericGateway 
3.  * @{ 
4.  */  
5.   
6. /** 
7.  * @file 
8.  * @brief USB控制器，管理USB插拔及挂载。 
9.  * @details  
10.  * @version 1.0.0 
11.  * @author sky.houfei 
12.  * @date 2016-3-18 
13.  */  
14.   
15.   
16. #ifndef _USB_USBCONTROLLER_H_  
17. #define _USB_USBCONTROLLER_H_  
18.   
19.   
20. #ifdef __cplusplus  
21. extern "C" {  
22. #endif  
23.   
24. //******************************************************************************  
25. #include <stdbool.h>  
26.   
27.   
28. //******************************************************************************  
29. /**  
30.  * @brief USB控制器初始化，准备USB的监听服务。  
31.  * @return ret, int，如果初始化成功，则返回0，否则为-1.  
32.  */  
33. int UsbController_Init(void);  
34.   
35.   
36. /** 
37.  * @brief USB设备挂载监听。 
38.  * @details 如果USB之前没有挂载且当前可以挂载，则挂载。 
39.  * \n 如果USB之前挂载成功，此时设备已经被拔出，则卸载。 
40.  */  
41. void UsbController_MountMonitor(void);  
42.   
43.   
44. /** 
45. * @brief 是否已经挂载成功。 
46. * @return bool s_isMounted, USB设备挂载成功，则返回 true, 否则返回false。 
47. */  
48. bool UsbController_IsMounted(void);  
49.   
50.   
51. #ifdef __cplusplus  
52. }  
53. #endif  
54.   
55.   
56. #endif  // _USB_USBCONTROLLER_H_  
57.   
58. /** @} */  

       6.3 usb控制器监听热插拔c文件， UsbController.c

[cpp]  view plain  copy

1. /** 
2.  * @addtogroup module_genericGateway 
3.  * @{ 
4.  */  
5.   
6. /** 
7.  * @file 
8.  * @brief USB控制器，管理USB插拔及挂载。 
9.  * @details  
10.  * @version 1.0.0 
11.  * @author sky.houfei 
12.  * @date 2016-3-18 
13.  */  
14.   
15. //******************************************************  
16. #include <stdio.h>   
17. #include <stdlib.h>   
18. #include <string.h>   
19. #include <ctype.h>   
20. #include <sys/un.h>   
21. #include <sys/ioctl.h>   
22. #include <sys/socket.h>   
23. #include <linux/types.h>   
24. #include <linux/netlink.h>   
25. #include <errno.h>   
26. #include <unistd.h>   
27. #include <arpa/inet.h>   
28. #include <netinet/in.h>   
29. #include "UsbController.h"  
30. #include "GenericGateway.h"  
31.   
32. //******************************************************  
33. #define UEVENT_BUFFER_SIZE 2048   
34.   
35. //******************************************************  
36. static bool isUsbConnected = false;  
37. static int s_hotplugSock = 0;  
38. static bool s_isMounted = false;  
39.   
40.  //******************************************************  
41. static void* UsbController_HotPlugMonitor(void);  // USB监听，监听USB的插拔事件，并进行挂载和卸载USB设备。  
42.   
43.   
44. //******************************************************  
45. static int UsbController_HotplugSockInit(void)   
46. {   
47.     const int buffersize = 1024;   
48.     int ret;   
49.   
50.     struct sockaddr_nl snl;   
51.     bzero(&snl, sizeof(struct sockaddr_nl));   
52.     snl.nl_family = AF_NETLINK;   
53.     snl.nl_pid = getpid();   
54.     snl.nl_groups = 1;   
55.   
56.     int s = socket(PF_NETLINK, SOCK_DGRAM, NETLINK_KOBJECT_UEVENT);   
57.     if (s == -1)    
58.     {   
59.         perror("socket");   
60.         return -1;   
61.     }   
62.     setsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &buffersize, sizeof(buffersize));   
63.   
64.     ret = bind(s, (struct sockaddr *)&snl, sizeof(struct sockaddr_nl));   
65.     if (ret < 0)    
66.     {   
67.         perror("bind");   
68.         close(s);   
69.         return -1;   
70.     }   
71.   
72.     return s;   
73. }   
74.   
75.   
76. /**  
77.  * @brief USB控制器初始化，准备USB的监听服务。  
78.  * @return ret, int，如果初始化成功，则返回0，否则为-1.  
79.  */  
80. int UsbController_Init(void)  
81. {  
82.     const int buffersize = 1024;   
83.     int ret;   
84.     pthread_t id;  
85.   
86.     struct sockaddr_nl snl;   
87.     bzero(&snl, sizeof(struct sockaddr_nl));   
88.     snl.nl_family = AF_NETLINK;   
89.     snl.nl_pid = getpid();   
90.     snl.nl_groups = 1;   
91.   
92.     if (access("/dev/sda1", 0) == 0)  
93.     {  
94.         // USB已经连接成功  
95.         isUsbConnected = true;  
96.     }  
97.   
98.   
99.     UsbController_MountMonitor();   // 首次检查USB是否挂载  
100.     s_hotplugSock = socket(PF_NETLINK, SOCK_DGRAM, NETLINK_KOBJECT_UEVENT);   
101.     if (s_hotplugSock == -1)    
102.     {   
103.         perror("socket error");   
104.         return -1;   
105.     }   
106.     setsockopt(s_hotplugSock, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &buffersize, sizeof(buffersize));   
107.   
108.     ret = bind(s_hotplugSock, (struct sockaddr *)&snl, sizeof(struct sockaddr_nl));   
109.     if (ret < 0)    
110.     {   
111.         perror("bind error");   
112.         close(s_hotplugSock);   
113.         return -1;   
114.     }   
115.   
116.     ret = pthread_create(&id, NULL, UsbController_HotPlugMonitor, NULL);    
117.     if (ret != 0)     
118.     {    
119.         printf("pthread_create error = %d\n", ret);    
120.     }    
121.   
122.     return 0;  
123. }  
124.   
125.   
126. /** 
127.  * @brief USB监听热插拔，监听USB的插拔事件，并进行挂载和卸载USB设备。 
128.  */  
129. static void* UsbController_HotPlugMonitor(void)  
130. {   
131.     pthread_detach(pthread_self());  
132.     char *result = NULL;  
133.     char buf[UEVENT_BUFFER_SIZE * 2] = {0};     //  Netlink message buffer    
134.       
135.     while (1)  
136.     {  
137.         recv(s_hotplugSock, &buf, sizeof(buf), 0); // 获取 USB 设备的插拔会出现字符信息，  
138.         result = strtok(buf, "@");                // 查看 USB的插入还是拔出信息  
139.         if (result != NULL)  
140.         {  
141.             if ((strcmp(result, "add") == 0))  
142.             {  
143.                 if (isUsbConnected == false)  
144.                 {  
145.                     isUsbConnected = true;  
146.                 }  
147.   
148.             }  
149.             else if ((strcmp(result, "remove") == 0))  
150.             {  
151.                 if (isUsbConnected == true)  
152.                 {  
153.                     isUsbConnected = false;  
154.                 }  
155.             }  
156.         }  
157.         memset(buf, 0, UEVENT_BUFFER_SIZE * 2);  
158.     }  
159. }  
160.   
161.   
162. /** 
163. * @brief 是否连接成功。 
164. * @return bool isConnnected, USB设备连接成功，则返回 true, 否则返回false。 
165. */  
166. static bool UsbController_IsConnected(void)  
167. {  
168.     return isUsbConnected;  
169. }  
170.   
171.   
172. /** 
173.  * @brief 挂载文件系统。 
174.  * @details 创建文件夹 /tmp/usb，将USB设备挂在在该目录下。尝试挂在 sda1和sdb1，如果都挂在失败，则认为挂载失败。 
175.  * @return 如果挂载成功，则返回0，否则为-1。 
176.  */  
177. static int UsbController_MountFileSystem(void)  
178. {  
179.     const char directory[] = "/tmp/usb";  
180.     int ret = 0;  
181.   
182.     printf("Try to mount the usb device\n");  
183.     // 检测是否存在文件夹  
184.     if (access(directory, 0) == -1)  
185.     {  
186.         // 文件夹不存在  
187.         if (mkdir(directory, 0777)) // 创建文件夹  
188.         {  
189.             printf("creat directory(%s) failed!!!", directory);  
190.             return -1;  
191.         }  
192.     }  
193.   
194.     if (system("mount -t vfat /dev/sda1  /tmp/usb") < 0)  // 挂载USB的文件系统  
195.     {  
196.         if (system("mount -t vfat /dev/sdb1  /tmp/usb") < 0)  
197.         {  
198.             return -1;  
199.         }  
200.     }  
201.   
202.     return 0;  
203. }  
204.   
205.   
206. /** 
207.  * @brief 卸载文件系统。 
208.  * @return 如果挂载成功，则返回0，否则为-1。 
209.  */  
210. static int UsbController_UnmountFileSystem(void)  
211. {  
212.     int ret = 0;  
213.   
214.     if (system("umount /tmp/usb") < 0)  // 挂载USB的文件系统  
215.     {  
216.         printf("Umount the usb device failed\n");  
217.         ret =  -1;  
218.     }  
219.   
220.     printf("Umount the usb device success\n");  
221.     return ret;  
222. }  
223.   
224.   
225. /** 
226.  * @brief USB设备是否可以挂载。 
227.  * @details 设备处于连接状态，且在/dev/目录下创建了sda1或者sdb1节点，则视为可以挂载。 
228.  * @return 如果可以挂在，则返回true，否则为false。 
229.  */  
230. static bool UsbController_IsMountable(void)  
231. {  
232.     bool isMountable = false;  
233.     bool isPartitionExist = false;  
234.   
235.     if (access("/dev/sda1", 0) == 0 || access("/dev/sdb1", 0) == 0)  
236.     {  
237.         // 存在分区 /dev/sda1 或者 /dev/sdb1  
238.         isPartitionExist = true;  
239.     }  
240.   
241.     if (isUsbConnected == true && isPartitionExist == true)  
242.     {  
243.         isMountable = true;  
244.     }  
245.   
246.     return isMountable;  
247. }  
248.   
249.   
250. /** 
251.  * @brief USB设备挂载监听。 
252.  * @details 如果USB之前没有挂载且当前可以挂载，则挂载。 
253.  * \n 如果USB之前挂载成功，此时设备已经被拔出，则卸载。 
254.  */  
255. void UsbController_MountMonitor(void)  
256. {  
257.     if (s_isMounted == false && UsbController_IsMountable() == true)  
258.     {  
259.         // 之前没有挂载且当前可以挂载，挂载文件系统  
260.         if (0 == UsbController_MountFileSystem())  
261.         {  
262.             printf("Mount success\n");  
263.             s_isMounted = true;  
264.             GenericGateway_SetUsbMounted(s_isMounted);  
265.         }  
266.     }  
267.     else if (s_isMounted == true && UsbController_IsConnected() == false)  
268.     {  
269.         // 之前挂载成功，此时设备已经被拔出，卸载设备  
270.         if (0 == UsbController_UnmountFileSystem())  
271.         {  
272.             s_isMounted = false;  
273.             GenericGateway_SetUsbMounted(s_isMounted);  
274.         }  
275.     }  
276. }  
277.   
278.   
279. /** 
280. * @brief 是否已经挂载成功。 
281. * @return bool s_isMounted, USB设备挂载成功，则返回 true, 否则返回false。 
282. */  
283. bool UsbController_IsMounted(void)  
284. {  
285.     return s_isMounted;  
286. }  
287.   
288.   
289. /** @} */  

       6.4 主函数 main.c

[cpp]  view plain  copy

1. #include <stdio.h>  
2. #include "usb/UsbController.h"  
3.   
4. int main(int argc, char** argv)  
5. {  
6.     int secondCount = 0;  
7.     UsbController_Init();  
8.       
9.       
10.     while (1)  
11.     {  
12.         sleep(1);  
13.         secondCount++;  
14.         if (secondCount >= 5)  
15.         {  
16.             secondCount = 0;  
17.             UsbController_MountMonitor();  
18.         }  
19.     }  
20. }  

    6.5 测试结果

    6.5.1 USB 插入

     1. 查看USB设备

     # ls /dev/sd*
     /dev/sda1  /dev/sda

     2. 插入设备打印信息

# [  226.340000] usb 1-1: new high speed USB device using rt3xxx-ehci and address 6
[  226.490000] scsi4 : usb-storage 1-1:1.0
[  227.520000] scsi 4:0:0:0: Direct-Access     Kingston DataTraveler 2.0 1.00 PQ: 0 ANSI: 4
[  227.540000] sd 4:0:0:0: [sda] 30310400 512-byte logical blocks: (15.5 GB/14.4 GiB)
[  227.550000] sd 4:0:0:0: [sda] Write Protect is off
[  227.560000] sd 4:0:0:0: [sda] Assuming drive cache: write through
[  227.570000] sd 4:0:0:0: [sda] Assuming drive cache: write through
[  227.580000]  sda: sda1
[  227.590000] sd 4:0:0:0: [sda] Assuming drive cache: write through
[  227.590000] sd 4:0:0:0: [sda] Attached SCSI removable disk
Try to mount the usb device
[  232.110000] FAT: utf8 is not a recommended IO charset for FAT filesystems, filesystem will be case sensitive!
Mount success

     3. 查看USB挂载后的文件系统

     查看之后，可以正常获取到U盘的内容。

     # ls /tmp/usb/
test       software   computime

         6.5.2 USB 拔出

      1. USB拔出之后，打印信息：

      # [  789.230000] usb 1-1: USB disconnect, address 6
      Umount the usb device success

      2. 查看文件系统

      查看，发现/tmp/usb目录的内容已经被卸载，正常卸载。

      # ls /tmp/usb/
      # 
      #