【Android USB oscilloscope】(33) USB2.0 BULK転送 3MByte/Sec

USB2.0で、STM32をUSB hostとし、USB deviceであるスマホを接続する．こういう図になっている．

これで転送レートは3MByte/SecのBULK転送が限界という結果を得ました．スマホのUSB受信はUIとは別のスレッドでやってます．もっと速くなってほしいんですけど、残念です．

ちなみに、こちらで書いたようにUSB2.0で16MByte/Secを出した実績はありますが、EZ-USBとLinuxの組み合わせであって、スマホが16MByte/Secを出すのは難しいみたいです．

今回の実験の諸条件です．

　USB　　　　2.0　BULK transfer　512Byte packet

　スマホ　　　2016年製　HUAEWI P9-Lite　Android7

　CPU　　　　STM32F205

　開発環境１　STM32CubeIDE　1.5.1

　開発環境２　Android Studio Bumblebee 2021.1.1 Patch2

接続状況の写真．

白い変換コネクタはOTG cableではありますが、OTGを目的とした使い方ではなく、ただのマイクロ－タイプＡ変換として使っています．

動作を詩的に表現するとこんなことをやっています．

　０）USB cableが挿されたらAOA接続する　※

　１）hostであるSTM32は、10mSec割込みでBULK転送を試みる

　　１a）USBがNAKだったら何もしない

　　１b）USBがACKなら511BYTEをBULK転送する（512だとスマホがhungる）

　　１c）NAK比率をCOM portに出力表示する

　２）スマホは、MainActivity内のRunnableで1000回USB read loopを記述する

　　２a）スマホのボタンが押されるとRunnnableが起動される

　　２b）Runnable内で転送レートを計算しUIに表示する

（※）スマホのUSB接続は特殊です．USB hostにスマホ(USB device)を挿すと、descriptorのやり取りなどを経て、一旦USBを切断し、再度接続するという凝ったことをします．AOAという作法です．AOAについてはこちらに書きました．

スマホアプリ画面．

READボタンを押すと数値が更新されます．４番が転送レートです．

STM32とスマホの接続．

スマホアプリを起動しておいてからUSB cableを接続する感じ．スマホから接続許可を求められます．ダメだったらSTM32のresetをするとかいろいろ試す．

STM32とPCの接続．

STM32の内部状態を表示するためのものです．FT232のようなUSB COM変換が必要です．

sourceと回路図の詰め合わせzipをupしておきます．テストコード満載の糞コードですのでゲロです、反吐です、要注意です．読者に損害を与えましても賠償とかしません．

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STM32ソースの簡単な説明．

まずAOA接続について．

AOA接続の手続きは、main loopから繰り返しcallされています．

  while (1)  {

    MX_USB_HOST_Process(); // invoke AOA procerss

　　略

  }

MX_USB_HOST_Process()の先ではUSBH_Process()をcallしてるのでそっちへ行きます．

この関数ではUSB接続時の手続きがいろいろ記述されていて、USB classを分析とかしていますが、知らないUSB classに悩んでabortする間際に藁を掴んでaoa_setupAccessory()をcallします．そこからAOA接続が始まります．

Linux hostのAOA接続についてはこちらを参照．これをSTM32に移植して動かしています．

AOAが接続成功した結果、OUT方向の設定は「EP2 max packet size 512Byte」になりました．いままでpacketを2000ByteとかにできないのはSTM32のバグだと何度も書きましたが、スマホにも512で制限かかってます．ちっ、なんだかなー

次にBULK転送について．

TIM7で10mSec割込みをかけています．割り込みルーチンでBULK転送をcallします．

void TIM7_IRQHandler(void){

if(aoa_ok==2) aoa_bulkTransfer(&hUsbHostHS);

}

aoa_bulkTransfer()を見ると、USBH_BulkSendData()をcallしています．511ByteでDMAです．そんな頻繁にBULK転送しようとしてもUSBが追い付きゃしませんが、構わずcallする理由は、USB statusを採取するためです．BUSYだったら無視されます．

void aoa_bulkTransfer( USBH_HandleTypeDef *phost ) {

USBH_BulkSendData(phost, buffer, 511, phost->Control.pipe_out, 1);

}

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スマホアプリの簡単な説明．

一番最初、スマホにUSB cableが挿された時に、このアプリにeventが飛んできてもらわなくちゃ困りますよね．このアプリが「USB挿入で声かけてくれ」とOSに依頼する仕組みをintent-filterと呼ぶそうです．projectの中のAndroidManifest.xmlを開くと、USB device attachedという文字があります．細かくは知りませんがこんなもんだっつうことで．

<intent-filter>

　<action android:name="android.intent.action.MAIN" />

　<category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />

　<action android:name="android.hardware.usb.action.USB_DEVICE_ATTACHED" />

次のUSB接続過程はAOAです．accessory_filter.xmlを開くと見える文字があります．

　manufacturer="bangflat" model="aoatest"

この２つは、STM32 hostのAOAルーチンにも記述されており、AOAの先頭で軽く認証するのに使われます．hostとdeviceで一致してなくちゃいけません．あとはスマホがやってくれます．

USB BULK受信について．

MainActivity.ktの中で別スレッドを記述します．USBの受信を1000回やってます．usbDriverが肝です．

    val runnable = object : Runnable {

        override fun run() {

            for (i in 0..999) {

                try {

                    val rmsg: String = usbDriver!!.receive()

                    USBparams.sum += rmsg.length

                } catch (e: IOException) {

                    errorDialog(e.message)

                }

MainActivity.ktのonCreateの中で、READボタンが押されたらRunnableを起動するようにしてます．別スレッドでUSBの1000回readが始まります．

　 b.IDreadBTN.setOnClickListener {

　　handle.post(runnable)

　}

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3MByte/Secでは不満なので、以上で投了です．

次はスマホをUSB hostにするやり方でトライしてみます．出来るかどうかは知りません．

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かしこ