Diagnozowanie pakietów USB - Recenzja miniSniffer

[H1M4W4R1]

Słowem wstępu

Jak większość elektroników wie magistrala USB nie należy do tych przyjemnych w implementacji. Często coś nie działa, lub urządzenie nie jest enumerowane. Co można zrobić w takim przypadku?

Diagnozowanie przy użyciu software'u

Teoretycznie możemy korzystać z oprogramowania takiego jak Free USB Protocol Analyzer, aczkolwiek często nie wykrywa ono urządzeń - dla przykładu jednego z moich projektów CDC nie jest w stanie wykryć niezależnie od portu, do którego zostanie wpięty. Stąd trzeba było poszukać innych rozwiązań...

Hardware USB Sniffer

Jak nie możemy zdiagnozować USB za pomocą software, to może podsłuchamy transmisję między hostem a device'm? Dobrze, ale ile kosztuje taki sprzęt, bo już prawdopodobnie ktoś go stworzył?

4000-9000 PLN 😮 Teledyne LeCroy

No cóż... może istnieją tańsze rozwiązania?

BugBlat miniSniffer / ezSniffer

Chwila szukania tańszych alternatyw i trafiamy na stronę, gdzie widzimy 59.99$ plus wysyłka... No to już bardziej racjonalna cena. Alternatywnie można też kupić we francuskim lab401 jeżeli nie chcemy długo czekać. No cóż... w przeliczeniu z wysyłką z Francji cena to jakieś 370 złotych... to już sensowna wartość za tak użyteczny sprzęt - zamawiamy.

Po oczekiwaniu na paczkę

Wreszcie dotarła paczka - w niej wyłącznie płytka miniSniffer (bez okablowania). W przypadku wysyłki ChronoPostem w Polsce paczkę dostarcza DPD.

Obudowa była wykonana chwilę później. Jak widzimy na obrazku urządzenie posiada dwa porty z jednej strony i jeden z drugiej. Są one używane następująco:

• USB-C - połączenie urządzenia z komputerem służącym do analizy (z oprogramowaniem miniSniffer)
• USB-A - podłączenie urządzenia - device
• USB-micro-B - podłączenie do komputera-hosta

Patrząc na płytkę jest ona wykonana bardzo dobrze, a sercem jest układ FPGA - LCMX02.

Podłączenie

Samo podłączenie urządzenia do komputera jest bardzo proste, wystarczy wpiąć wszystkie przewody na swoje miejsce i uruchomić oprogramowanie.

Należy pamiętać, by kliknąć przycisk Capture i podłączyć device do hosta (przycisk Connect). Pozwala nam to też na diagnozowanie pakietów kontrolnych (zawsze możemy odłączyć programowo urządzenie, po czym rozpocząć sniffing i podłączyć urządzenie).

I tutaj pokazuje się główna różnica między miniSniffer, a ezSniffer - pojemność pamięci. miniSniffer posiada pojemność 128kB, która jest dość mała, ezSniffer 256MB. Należy mieć to szczególnie na uwadze w przypadku diagnozowania urządzeń, które przesyłają ogromną ilość pakietów danych.

Ekran software'u

Sam software jest dość prosty i wizualnie podobny do tego od Teledyne LeCroy. Posiada podgląd transakcji i pakietów, stąd łatwo możemy sprawdzić jak wygląda komunikacja w poszczególnych transakcjach. Widzimy wszystkie niezbędne dane - typ pakietu, endpoint, adres, dane czy CRC. Do tego również mamy określoną ilość czasu jaka minęła od początku diagnostyki. Warto wiedzieć, że nie możemy ustawić sobie offsetu na czas, więc jest to dość problematyczne, gdyż trzeba sobie ręcznie przeliczać, ale wystarczy prosty kalkulator i da się to zrobić.

Dosyć przydatną funkcją jest ukrywanie pakietów NAK oraz SOF, więc zostają wyłącznie te, które mają znaczenie w komunikacji (te pierwsze zawsze można aktywować gdy np. diagnozujemy czy to komunikacja USB powoduje spadek wydajności czy inne algorytmy wewnątrz urządzenia).

Pakiety kontrolne Raspberry Pi Pico (biblioteka przykładów, device low-level)

Podsumowanie

Jeżeli ktoś projektuje proste urządzenia USB (FS, HS), to miniSniffer jest przydatnym narzędziem do testowania. Jeżeli przesyłamy duże ilości danych lepiej skusić się na zakup ezSniffer, gdyż posiada znacznie większy bufor pamięci.

W cenie 370 PLN z dostawą (lab401) jest to bardzo opłacalny zakup biorąc pod uwagę, że markowe rozwiązania kosztują 10 razy drożej, a ich dodatkowe funkcje są zwykle zbędne. Dodatkowym atutem urządzenia jest API, które można pobrać i napisać własne oprogramowanie 🙂 

Problemy

Podczas testowania urządzenia zauważyłem następujące "problemy":

• Urządzenie nie podłącza automatycznie device do hosta - trzeba klikąć przycisk w oprogramowaniu
• Oprogramowanie na linuxie wymaga nieoficjalnych wxWidgets - nie mogłem ich znaleźć w repozytoriach AUR / ArchLinux'a, znalazłem je wyłącznie w repozytoriach Debiana.
• Program instalujący na linuxie jest dostosowany pod Debiana / Ubuntu, na innych dystrybucjach trzeba go instalować ręcznie.
• Porty z początku ciężko chodzą, ale potem się dostosowują 🙂

Czy warto zakupić urządzenie?

Jeżeli planujesz eksperymentować z USB - jak najbardziej, no chyba, że masz dostęp do Teledyne LeCroy Mercury lub innego markowego rozwiązania np. na uczelni czy w pracy... Wtedy raczej bym skorzystał z tej drugiej opcji.

Edytowano Luty 1, 2021 przez H1M4W4R1
Dodano zrzut ekranu - Raspberry Pi Pico Pakiety Kontrolne

[leon90]

Czesc,
Zamowilem ostatnio BugBlat ezSniffer, zainstalowalem driver i oprogramowanie tak jak to bylo opisane w instrukcji. Po odpaleniu apki na Win10 naciskam CAPTURE, CONNECT, START. Buffor wyglada jakby sie zapelnil, w Wiresharku tez widac, ze jakies pakiety leca, ale kiedy nacisne OK to w aplikacji pojawia sie defaultowy flow z pliku default.bud. Miales moze tez taki problem?

Edytowano Marzec 9, 2021 przez leon90

[H1M4W4R1]

Dnia 9.03.2021 o 10:45, leon90 napisał:

Czesc,
Zamowilem ostatnio BugBlat ezSniffer, zainstalowalem driver i oprogramowanie tak jak to bylo opisane w instrukcji. Po odpaleniu apki na Win10 naciskam CAPTURE, CONNECT, START. Buffor wyglada jakby sie zapelnil, w Wiresharku tez widac, ze jakies pakiety leca, ale kiedy nacisne OK to w aplikacji pojawia sie defaultowy flow z pliku default.bud. Miales moze tez taki problem?

miniSniffer i ezSniffer mają dość inną specyfikę... miniSniffer jest w pełni samodzielny, gdzie ezSniffer montujesz na mikrokontrolerze. Miałem podobną sytuację, gdy przewód USB był uszkodzony i nie przesyłał danych, ale nie wiem czy w Twoim przypadku to zadziała...

P.S. witaj na forum 🙂