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title: USB Ethernet Gadget
tags:
  - Linux
  - USB
  - 周辺機器
excerpt: PC と USB ケーブル1本で接続できる便利な仕組みとその導入方法
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# USB Gadget とは？

コンピュータがあたかも USB デバイスであるかのように振る舞うしくみです。


# Why USB Gadget?

インターネットに接続可能なPCと Brain を接続するだけで Brain からインターネットに出たり、PCと Brain で双方向に SSH したりできます。電池切れの心配もありません。


# USB コントローラの動作モードを変更する

初期状態では Brain の USB コントローラはホストとして動作するため、このままではデバイスになることができません。
コントローラの動作モードを切り替える方法には、brain-config というツールを使う方法と手動でデバイスツリーを書き換える方法があります。


## 方法A. brain-config で変更する

`brain-config` による動作モードの切り替え方法については [brain-config](/linux/brain-config) のページを参照してください。


## 方法B. 手動で変更する

手動で変更するには、以下の手順に従ってください。

1. SDカードの第1パーティションを`/boot`にマウントします

   ```sh
   sudo mount /dev/mmcblk1p1 /boot
   ```

2. 元のdtsをバックアップします

   `{デバイスツリー名}`の箇所は、[対応機種の表](/beginners/get-started/#対応している機種)でお使いの機種を探して、対応する「デバイスツリー名」列の文字列で置き換えてください。（例:PW-SH5→imx28-pwsh5.dtb）

   ```sh
   sudo cp /boot/{デバイスツリー名}.dtb /boot/{デバイスツリー名}.dtb.orig
   ```

3. dtbファイルをテキスト形式に変換します

   ```sh
   dtc -I dtb -O dts /boot/{デバイスツリー名}.dtb > dts 2> /dev/null
   ```

4. 設定を書き換えます

   ```sh
   nano dts
   ```

   `usb@80080000`ノードの中から`dr_mode = "host"`の箇所を探し、`dr_mode = "peripheral"`に書き換えます。スペルに注意しましょう。

   書き換え後は以下のようになります。

   ```diff
   usb@80080000 {
           compatible = "fsl,imx28-usb\0fsl,imx27-usb";
           reg = < 0x80080000 0x10000 >;
           interrupts = < 0x5d >;
           clocks = < 0x03 0x3c >;
           fsl,usbphy = < 0x1f >;
           status = "okay";
           pinctrl-names = "default";
           pinctrl-0 = < 0x20 >;
           vbus-supply = < 0x21 >;
   -       dr_mode = "host";
   +       dr_mode = "peripheral";
   };
   ```

   書き換えたら保存してエディタを終了します。`Ctrl+O`の次に`Enter`を押して保存して、`Ctrl+X`で終了します。

5. 編集したものをバイナリ形式に変換します

   ```sh
   dtc -I dts -O dtb dts > dtb 2> /dev/null
   ```

   ```sh
   sudo mv dtb /boot/{デバイスツリー名}.dtb
   ```

6. SDカードの第1パーティションアンマウントします

   ```sh
   sudo umount /boot
   ```

7. 再起動します

   ```sh
   sudo reboot
   ```

1〜3の手順をまとめると以下のようになります。

```sh
sudo mount /dev/mmcblk1p1 /boot
sudo cp /boot/{デバイスツリー名}.dtb /boot/{デバイスツリー名}.dtb.orig
dtc -I dtb -O dts /boot/{デバイスツリー名}.dtb > dts 2> /dev/null
```

5〜7の手順をまとめると以下のようになります。

```sh
dtc -I dts -O dtb dts > dtb 2> /dev/null
sudo mv dtb /boot/{デバイスツリー名}.dtb
sudo umount /boot
sudo reboot
```


# Brain に Ethernet Gadget を喋らせる

sysfs のファイル操作により Ethernet Gadget を有効化します。
Brainux バージョン 2023-07-29-024604 以降では有効化処理が起動時に自動で実行されます。もし手動で有効化したい場合は以下の手順を参照してください。

1. 以下のスクリプトを vi や nano でホームディレクトリに保存します

    ```sh
    #!/bin/sh

    g=/sys/kernel/config/usb_gadget/eth

    mkdir ${g}

    mkdir ${g}/functions/rndis.rn0
    echo "8a:15:8b:44:3a:02" > ${g}/functions/rndis.rn0/dev_addr
    echo "8a:15:8b:44:3a:01" > ${g}/functions/rndis.rn0/host_addr

    mkdir ${g}/configs/c.1
    ln -s ${g}/functions/rndis.rn0 ${g}/configs/c.1/

    echo "ci_hdrc.0" > ${g}/UDC

    sleep 1
    ifconfig usb0 up
    sleep 1
    dhclient
    ```

2. スクリプトに実行属性を付けます

   ここではスクリプト名を `gadget.sh` としています。1. で保存した名前に置き換えてください。

   ```sh
   chmod +x gadget.sh
   ```

3. 実行します

   次回起動時からはこのスクリプトを都度実行します。

   ```sh
   sudo ./gadget.sh
   ```


# PC 側の対応作業

Windows / Mac / Linux すべてで利用可能です。

## Windows 10 / 11 の設定

1. 上記「USB コントローラの動作モードを変更する」を参照して、動作モードを Peripheral に変更します

2. Windows と Brain を USB ケーブルで接続し、デバイスマネージャで認識されていることを確認します

   「ほかのデバイス」グループの「RNDIS」が Brain に当たります。

3. 「RNDIS」を右クリックしてコンテキストメニューを表示し、「ドライバーの更新」を選択します
   <img src="/assets/images/ether-win1.png" width=300px>

4. 「ドライバーの検索方法」ダイアログで、「コンピューターを参照してドライバを検索」を選択します
   <img src="/assets/images/ether-win2.png" width=300px>

5. 「共通ハードウェアの種類」から、「ネットワーク アダプター」を選択します
   <img src="/assets/images/ether-win3.png" width=300px>

6. 製造元は「Microsoft」を選び、モデルに「リモート NDIS 互換デバイス」を選択します。「次へ」を選択するとドライバのインストールが始まるので、以降は画面上の指示に従います
   <img src="/assets/images/ether-win4.png" width=300px>

7. 「ネットワーク接続」からアダプターの設定を変更します

- 設定から「ネットワークとインターネット」を開き、「ネットワークの詳細設定」グループにある「アダプターのオプションを変更する」を選択します (Windows 10)
   <img src="/assets/images/ether-win5.png" width=300px>

- 設定から「ネットワークとインターネット」を開き、「ネットワークの詳細設定」を選択し、「ネットワーク アダプター オプションの詳細」を選択します (Windows 11)
   <img src="/assets/images/ether-win6.png" width=300px>
   <img src="/assets/images/ether-win7.png" width=300px>

8. Windows がインターネットの接続に使用しているアダプタ（Wi-Fi / イーサネット）を選択し「プロパティ」を開きます
   <img src="/assets/images/ether-win8.png" width=300px>

9. 「共有」タブから「ネットワークのほかのユーザーに、このコンピューターのインターネット接続を通しての接続を許可する」を選択し、「ホーム ネットワーク接続」プルダウンメニューで、Ethernet Gadget に対応するアダプタを選択します
   <img src="/assets/images/ether-win9.png" width=300px>

10. USB ケーブルで Windows と Brain を接続し、Gadget を起動すれば、 "USB Composite Device" が認識します。この状態で Brain から Windows に `ping` などで接続できるか確認してください。
