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USB Ethernet Gadget
Linux
USB
周辺機器
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

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 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

    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

    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

    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

    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。

    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

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

    sudo umount /boot
    
  7. 再起動します

    sudo reboot
    

1〜3の手順をまとめると以下のようになります。

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。

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

    #!/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。

    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。

    sudo ./gadget.sh
    

PC側の対応作業

Windows / Mac / Linux すべてで利用可能です。(注: 2021年2月23日現在、上記スクリプトでは Windows と macOS で認識しないことを確認しており、修正予定です)

PCを通してインターネットへ出るために、ネットワーク接続の共有設定が必要になります。OS ごとに設定方法は異なりますので、別途設定してください。