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title: USB Ethernet Gadget
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tags:
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- Linux
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- USB
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- 周辺機器
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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？
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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。
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# Why USB Gadget?
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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。
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# USB コントローラの動作モードを変更する
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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。
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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。
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## 方法A. brain-config で変更する
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`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。
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## 方法B. 手動で変更する
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手動で変更するには、以下の手順に従ってください。
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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
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```sh
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sudo mount /dev/mmcblk1p1 /boot
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```
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2. 元のdtsをバックアップします
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`{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）
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```sh
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sudo cp /boot/{デバイスツリー名}.dtb /boot/{デバイスツリー名}.dtb.orig
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```
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3. dtbファイルをテキスト形式に変換します
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```sh
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dtc -I dtb -O dts /boot/{デバイスツリー名}.dtb > dts 2> /dev/null
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```
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4. 設定を書き換えます
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```sh
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nano dts
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```
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`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。
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書き換え後は以下のようになります。
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```diff
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usb@80080000 {
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compatible = "fsl,imx28-usb\0fsl,imx27-usb";
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reg = < 0x80080000 0x10000 >;
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interrupts = < 0x5d >;
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clocks = < 0x03 0x3c >;
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fsl,usbphy = < 0x1f >;
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status = "okay";
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pinctrl-names = "default";
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pinctrl-0 = < 0x20 >;
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vbus-supply = < 0x21 >;
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- dr_mode = "host";
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+ dr_mode = "peripheral";
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};
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```
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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。
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5. 編集したものをバイナリ形式に変換します
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```sh
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dtc -I dts -O dtb dts > dtb 2> /dev/null
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```
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```sh
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sudo mv dtb /boot/{デバイスツリー名}.dtb
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```
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6. SDカードの第1パーティションアンマウントします
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```sh
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sudo umount /boot
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```
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7. 再起動します
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```sh
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sudo reboot
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```
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1〜3の手順をまとめると以下のようになります。
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```sh
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sudo mount /dev/mmcblk1p1 /boot
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sudo cp /boot/{デバイスツリー名}.dtb /boot/{デバイスツリー名}.dtb.orig
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dtc -I dtb -O dts /boot/{デバイスツリー名}.dtb > dts 2> /dev/null
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```
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5〜7の手順をまとめると以下のようになります。
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```sh
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dtc -I dts -O dtb dts > dtb 2> /dev/null
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sudo mv dtb /boot/{デバイスツリー名}.dtb
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sudo umount /boot
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sudo reboot
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```
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# Brain に Ethernet Gadget を喋らせる
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sysfs のファイル操作により Ethernet Gadget を有効化します。
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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。
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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
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```sh
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#!/bin/sh
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g=/sys/kernel/config/usb_gadget/eth
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mkdir ${g}
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mkdir ${g}/functions/rndis.rn0
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echo "8a:15:8b:44:3a:02" > ${g}/functions/rndis.rn0/dev_addr
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echo "8a:15:8b:44:3a:01" > ${g}/functions/rndis.rn0/host_addr
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mkdir ${g}/configs/c.1
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ln -s ${g}/functions/rndis.rn0 ${g}/configs/c.1/
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echo "ci_hdrc.0" > ${g}/UDC
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sleep 1
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ifconfig usb0 up
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sleep 1
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dhclient
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```
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2. スクリプトに実行属性を付けます
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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。
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```sh
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chmod +x gadget.sh
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```
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3. 実行します
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次回起動時からはこのスクリプトを都度実行します。
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```sh
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sudo ./gadget.sh
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```
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# PC側の対応作業
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Windows / Mac / Linux すべてで利用可能です。
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## Windows 10 / 11 の設定
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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
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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
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「ほかのデバイス」グループの「RNDIS」が Brain に当たります。
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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
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<img src="/assets/images/ether-win1.png" width=300px>
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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
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<img src="/assets/images/ether-win2.png" width=300px>
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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
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<img src="/assets/images/ether-win3.png" width=300px>
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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
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<img src="/assets/images/ether-win4.png" width=300px>
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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
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- 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)
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<img src="/assets/images/ether-win5.png" width=300px>
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- 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)
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<img src="/assets/images/ether-win6.png" width=300px>
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<img src="/assets/images/ether-win7.png" width=300px>
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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
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<img src="/assets/images/ether-win8.png" width=300px>
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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
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<img src="/assets/images/ether-win9.png" width=300px>
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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。
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