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USB總線應(yīng)用專欄：實體傳輸采用USB總線,， 微軟力推MTP媒體傳輸協(xié)議

數(shù)據(jù)內(nèi)容得以安全地傳送不是一項容易的事,，為使用者開發(fā)一套簡化操作的底層技術(shù)就更加困難。微軟為了新一代掌上型裝置開發(fā)一套具備豐富功能的安全使用者介面,，現(xiàn)推廣一個新傳輸協(xié)議「媒體傳輸協(xié)議」(Media Transfer Protocol),，簡稱MTP,。 

微軟制訂一套名為媒體傳輸協(xié)議(Media Transfer Protocol, MTP)的新USB類別,。MTP的目標是發(fā)展出一個新的裝置類別，并塑造一個市場轉(zhuǎn)折點,，以藉此協(xié)助所有Windows CE裝置能與空前成功的Apple iPod產(chǎn)品系列匹敵,。MTP協(xié)議與現(xiàn)有的USB Mass Storage Class(MSC)之間有眾多類似之處。MSC與MTP都是為了支援資料的儲存所設(shè)計,，兩者都能讓主控端對裝置有某種程度的控制,。兩者之間主要的差異在於通訊的層次、低階傳輸協(xié)議,，以及裝置控制的層級,。本文將針對MTP協(xié)議的細節(jié)、MSC與MTP之間的類似點與差異作討論,，并將介紹一些MTP傳輸范例,。 

媒體傳輸協(xié)議－新一代媒體播放器的通訊協(xié)議 

用來保護有版權(quán)或付費影音內(nèi)容的數(shù)據(jù)版權(quán)管理(DRM)機制，對於消費性掌上型產(chǎn)品市場而言是相當重要的環(huán)節(jié),。由於欠缺數(shù)據(jù)內(nèi)容傳送的控制技術(shù),，因此內(nèi)容供應(yīng)商多半不愿意發(fā)行如電影這類數(shù)據(jù)內(nèi)容。若能開發(fā)出適合的保護協(xié)議,，內(nèi)容供應(yīng)商會樂於將其智慧財產(chǎn)加以數(shù)據(jù)化,。而微軟聲稱其MTP正是目前所需的保護協(xié)議。 

詳細剖析MTP的各個傳輸層面 

MTP與現(xiàn)今大多數(shù)的通訊協(xié)議層次相似,，都是采用分層化的設(shè)計,。我們將MTP協(xié)議分成三層(如圖1)為實體層(Physical Layer)、傳輸層(Transport Layer),、指令層(Command Layer),。這些功能層有別於OSI模式的前三個層面，但其概念是相同的,。有趣的是,，規(guī)格中完全沒有提及實體傳輸；但在我們討論范圍中,，實體傳輸部份就是USB,。MTP所用的資料傳輸層是Picture Transfer Protocol(PTP)規(guī)格。其中許多指令也是PTP指令,，并且可以透過不同廠商的PTP延伸能自行進行擴充,。 

實體層 

就實體層的層面而言，PTP與MTP是相同的,，PTP與MTP在此層中可互通運用,。本文將全文以MTP為主。 

USB裝置透過端點與主控端進行通訊。一個USB端點是與主控端之間的一個獨立通訊通道,。每個裝置需要一個特別的雙向端點,，就是控制端點，其代號為endpoint 0,。主控端會利用這個端點來控制裝置以及決定裝置的各項特性,。其他所有端點皆為單向通道，具備獨立排序與流量控制的機制,。MTP裝置具有提供以下通訊通道的數(shù)個端點： 

?主控端的Data OUT (bulk資料端點) 

?主控端的Data IN (bulk IN資料端點) 

?主控端的Commands(requests) OUT(共用控制端點：EP 0) 

?傳送至主控端的Events IN(Interrupt IN端點) 

IN與OUT指明USB裝置中的資料傳送方向。USB是一種以主控端為中心的通訊協(xié)議,；所有IN的資料流量都會流向主控端,，而OUT的資料流量皆流向裝置端。 

傳輸層 

MTP的資料傳輸層源自於PTP(USB Still Image Class),。USB Still Image Class規(guī)范了指令如何透過PTP進行傳輸,、如何回應(yīng)指令、如何中止傳輸,，以及指令如何進行格式化,。這個規(guī)格并沒有規(guī)范指令本身，我們將在下章節(jié)探討指令,。 

USB傳輸狀態(tài)機制有三個主要階段：指令階段(command phase),、資料階段(data phase)，以及回應(yīng)階段(response phase),。主控端總會透過資料管線來啟動指令階段,。指令階段可能會持續(xù)多個封包(尤其是較舊的USB1.1裝置)，所有被定義的指令皆小於64位元,。在指令階段中,，主控端會傳送一個單一指令到裝置端。這些送出的指令會裝固定格式的容器中,，如表1所示,。 

如果指令有一個資料階段，IN或OUT資料階段就會緊隨在指令階段之后,。傳送至容器中的資料屬於Container Type 2,，而不是到指令區(qū)塊的Container Type 1。 

最后,，裝置傳出一個回應(yīng)訊息,，顯示指令的執(zhí)行結(jié)果?；貞?yīng)編碼與指令有關(guān)連,；它們通常含有指令所有預(yù)期的結(jié)果。例如，允許回應(yīng)GetObjectHandles出現(xiàn)超過10種可能的ResponseCodes,，其中包括OK以及Store_ Not_Available. 

指令 

PTP與MTP將裝置中大部份元素視為物件,。日常生活中使用裝置的大多數(shù)指令都會處理到物件。 

樣本資料 

觀察樣本資料流量的內(nèi)容,，可以容易看出通訊協(xié)議的運作流程,。以下的CATC流程圖顯示在主控端與裝置之間啟動通訊的過程。 

主控端啟動所有標示為OUT的傳輸,，而裝置端則傳送所有標示為IN的資料,。所有的Transfer傳輸內(nèi)容是所有Transaction中的資料解碼內(nèi)容。例如,，transfer35的資料為transaction 230776中所含的內(nèi)容,。 

?Transfer 35：這裡我們看到容器實際運作的狀況。長度欄位(0x10/16小數(shù)據(jù))從LSB傳送至 

　MSB,，之后有Type(Command＝1)以及指令碼(OpenSession),。MTP transaction ID為0，顯示這是連線中的第一項傳輸,。 

?Transfer 36：結(jié)束一項傳輸,，顯示主控端成功完成傳輸(Code＝OK)。 

?Transfer 37：主控端要求裝置中儲存元素清單(GetStorageIDs),。例如,，附有擴充卡的Palm Pilot可能有兩個元素，一個支援主記憶體,，另一個支援擴充卡,。 

?Transfer 38：這是Data Container的第一個范例。裝置回應(yīng)它有一個單一儲存元素,，標示為0x1(邏輯)與0x1(實體),。這個指令完全編碼至表3所示的內(nèi)容。 

?Transfer 39：以一個OK指令碼關(guān)閉Transaction 1,。 

?Transfer 40：開始下一項MTP傳輸,。 

瞭解MTP與PTP的差異 

我們用了許多篇幅介紹MTP與PTP的共同點，因為MTP需要70%～80%的建置工作,，但MTP會在大大小小的層面上提升PTP,。在通訊協(xié)議上進行的小規(guī)模改良，會對功能產(chǎn)生極大的影響,。 

MTP增加許多新物件,，以各種新方式來定義許多物件。這種設(shè)計可為各個播放清單提供支援,，這些播放清單是任何MP3或媒體播放裝置的重要元件,。MTP亦增加對Palm這類PDA裝置的支援，可加入行事歷、連絡(luò)人,，以及群組物件等功能,。當然，MTP也有加入對影片物件類型的支援,。 

透過加入特定的數(shù)據(jù)版權(quán)管理(DRM)屬性,，其中包括DRM狀態(tài)、URL(在授權(quán)權(quán)限過期時,，讓DRM可以要求付費),、使用次數(shù)和其他相關(guān)屬性，讓產(chǎn)品更容易加入數(shù)據(jù)版權(quán)管理(DRM)的支援,，MTP可讓DRM的支援功能更容易執(zhí)行,。 

MTP亦加入許多延伸技術(shù)，讓資料處理作業(yè)更加容易,。它延伸PTP的規(guī)格，因此可傳輸大型(超過4GB)的檔案,。它也讓容器與資料被分割成不同的USB封包,。這樣可以使USB晶片(包括Cypress EZ-USB FX2LP與EZ-USB SX2系列產(chǎn)品)能更有效率地處理封包。 

基本版與增強版MTP之比較 

微軟在基本MTP結(jié)構(gòu)中加入許多最佳化設(shè)計,，藉此提升在Windows作業(yè)系統(tǒng)中使用MTP裝置的經(jīng)驗,。 

如果您是一個裝置(Reso-pnder)，這些功能已含括在微軟的免付權(quán)利金授權(quán)范圍中,。若您是主控端(Initiator),，這些Enhanced Initiator功能的授權(quán)屬於基本功能以外的范圍，您必須與微軟公司洽談授權(quán)合約,。 

增強版MTP的目的是讓主控端能與MTP週邊裝置緊密整合,，創(chuàng)造出更棒的最終使用者經(jīng)驗。許多增強版MTP功能的目的是一次處理多個物件,，藉此可提升同步化效能,。 

 法律問題 

如果從微軟網(wǎng)站下載MTP規(guī)格，就會發(fā)現(xiàn)規(guī)格書的前三頁是最終使用者授權(quán)協(xié)議(End User License Agreement, EULA),。我們建議您在開始任何MTP研發(fā)工作之前,，最好請律師詳讀這份授權(quán)書。EULA的重點包括： 

1.基本MTP規(guī)格可免費使用：「...微軟授予您以下有限的,、非獨家,、全球性、免付權(quán)利金,、不可讓渡,、不可移轉(zhuǎn)、不可再授權(quán)的使用權(quán)限」(免付權(quán)利金特別強調(diào))。 

2. Enhanced Initiator功能不在此授權(quán)范圍之內(nèi),?！副緟f(xié)議并未授予您在解決方案中建置Enhanced Initiator功能或此規(guī)格中所述功能之權(quán)限」。 

3.必須建置整套規(guī)格：「您在解決方案中的建置設(shè)計,，必須採用整套規(guī)格,。」 

追根究競,，制定另一種傳輸規(guī)格的根本原因還是源自最終使用者的需求,。面對消費性市場要求簡單、多功能的掌上型裝置的壓力下,，再加上內(nèi)容創(chuàng)作業(yè)界要求妥善保護數(shù)據(jù)內(nèi)容版權(quán)的沉重壓力,，微軟正致力解決這種兩頭燒的問題。為了讓雙方都能滿意,，微軟提出媒體傳輸協(xié)議,。研發(fā)業(yè)者須瞭解底層技術(shù)，方能發(fā)現(xiàn)能滿足顧客的產(chǎn)品特性和好處,。