電子辞書Brainをネットに繋げてみた(自力編)

をやりたかったんですけどね...

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1. 電子辞書Brainを ネットに繋げてみた ~ 自力編 ~ らすぴー / RasPython3 (@RasPython3) 1 をやりたかったんですがね...
2. 自己紹介 活動名 RasPython3 / らすぴー X: @raspython3 seccamp’24 全国 seccamp’25 チューター 普段やってること 各種ウェブツールづくり 電子辞書いじり ゲーム内コーディング ネットワーク関連 etc. 2
3. 本題に入る前に • 電子辞書Brainについて • SHARPの電子辞書シリーズ • Windows CE(WinCE)が動作 • 2021年以降のモデルは別OS • 2chなどで自作アプリやハックが 盛んだった • 昨年5月頃にインターネット接続に ついに成功 • Kernel/VM@関西11回目で発表した • その後マルチプレイできるマイクラとかが 移植されててビビった 3 SHARP Brain SH-PW7-W 自分が持ってる機体の色違い
4. 本題に入る前に 本日の内容はなんと 未完 です！！！(←？？？) 正確には、実装が終わりませんでした ネタの錬成は計画的に... 4
5. 背景 • 昨年の Kernel/VM探検隊@関西11回目 にて • 電子辞書Brainを • ネットに繋げて • 発表をしました • 今回はその続きです 5
6. 背景 正直なところ... • WinCEのビルド以外ほぼ何もやっていないよね？？？ • IPアドレス固定のPythonスクリプト書いたぐらい • 大きな問題点も • サンプルコードもMicrosoftの著作物なわけで... • DLLとかの配布がちょっと厳しそう → 手軽に使える、まではできない 6
7. と、いうわけで 自分でデバイスドライバを書いて 配布できるようにしよう！ 7
8. どうやって？ • RNDISはMicrosoftがすでに書いている • 最近BrainuxがRNDISからCDC-NCMに変わった → せっかくだから CDC-NCM デバイスドライバを自分で書こう！ 8
9. そもそも • RNDISってなんやねん • CDC-NCMってなんやねん 9
10. RNDIS • Remote NDIS (NDIS: Network Driver Interface Specification) の略 • WinCEのNDISレイヤーとUSBレイヤーを つないで、Ethernetフレームを受け渡す • MacOSではデフォでは使えないそうで、 そのためMacOSとの接続で使うのが めんどくさいらしい • 詳細なプロトコル仕様を見つけられなかった 10
11. RNDIS • Chromium OSのソースコード の中でRNDISはクソって 書いてある • ** STRONGLY DISCOURAGED ** • CDC-ACM/ECM/NCMのほうが 簡単らしい 11 https://chromium.googlesource.com/chromiumos/third_party/kernel/+/0.12.392.B/chromeos/compat-wireless/drivers/net/usb/rndis_host.c
12. CDC-NCM • CDC : Communication Device Class • NCM : Network Control Model • CDC-ECM (Ethernet Control Model) を ベースとしてより高速な プロトコルとして設計された • 複数のEthernetフレームを まとめて送受信することで 高速に動作する 12 https://www.usb.org/sites/default/files/NCM11.pdf
13. CDC-NCM • Ethernetフレームを 右のようなNTB (NCM Transfer Block) に詰め込んで送る • 構造はかなり単純 • そりゃRNDISより 簡単なわけだ 13
14. RNDIS と CDC-NCM の共通点 • 中に入っているのがEthernetフレーム • どちらも複数まとめて送受信できる(はず) • RNDISのサンプルコードを読むと、 Data Class Interface と Communication Control Interfaceなど 構成がほぼ同じ 14
15. RNDIS と CDC-NCM の違い • 送り方が少し違う • RNDISはパケットとメッセージを同じ形式にして送受信 • パケットはバルク転送で、メッセージはコントロール転送の Encapsulatedなんちゃらで送ってるっぽい • 中身がちょっとごちゃごちゃしてるっぽい • CDC-NCMはパケット(Ethernetフレーム)とメッセージ(リクエスト)を別 にして送る • Ethernetフレームはブロックにまとめてバルク転送 • リクエストはコントロール転送でUSB Device Request 15
16. 方針 1. MSのドキュメントを見ながら1からコードを書く • 一番クリーンにできる • 一番大変 2. すでにあるデバイスドライバのサンプルプログラムを流用して書 く • クリーン度合いは落ちる • 比較的楽 16
17. • この時点ではまだKernel/VMまで1~2か月あった • 「さすがにこれだけ時間があればなんとかなるやろ」(フラグ) • 方針1を探る 17
18. やること • USBのプロトコル仕様を調べながら • Windows CEにおけるデバイスドライバの書き方を調べる • CDC-NCMのプロトコル仕様を調べながらドライバを書く 18
19. 補足:Windows CEにおけるドライバの動作 • 他のOSにおけるデバイスドライバの動作はよく知らないので 比較はしませんが... • OSのカーネルプロセスであるNK.EXEがドライバのDLLをロード • 各ドライバはNK.EXEのスレッドとして動作する • なのでドライバのDLLとレジストリ設定さえ用意すれば動く 19
20. ところがどっこい その1 • Microsoftのドキュメントがスッカスカであまりにも情報不足 • WinCEのドキュメントはもともとページが抜けがち()だけど USB機能ドライバ周辺は突出してなんもない • 目次ページっぽいのはあったけどそれ以降のページが無ぇ！ • Lv.100のエスパータイプでもなければ無理 20
21. ところがどっこい その1 21 普通ならもっとページがある リンクになってないし検索しても情報が ほとんどヒットしない
22. ところがどっこい その1 • Windows CEは組み込みOS → そもそも一般向けじゃないからドキュメントが充実してない • USB Function Driverを書くケース自体レア → 一層ドキュメントが充実してない • Microsoft → 見せなくていいとこは隠したがるのでドキュメントに書かない 22
23. • 他にもドキュメントに書いてないAPIがRNDISのサンプルコードで 山ほど使われている • 普段開発に使っているcegccのヘッダーファイルも足りない →方針1は諦めて、方針2に転換 ただしどちらにせよcegccに足りないヘッダーはWinCEのソースに 入ってるヘッダーを参考にして自分で用意する 23
24. ところで この時点であっという間に残り一週間 24 17 11 12 13 14 15 16 24 18 19 20 21 22 23 31 25 26 27 28 29 30 Kernel/VM okarev Seccamp 課題締切 今ここ
25. ところで • この週末(23,24)頑張ったらギリギリ完成しそう • 動いても動かなくてもそれも話にできるから どうにかなるでしょ ──────そう思っていた 25
26. ところがどっこい その2 なんと 風邪をひき発熱でダウン ...というわけで週末がログアウトしました やっべぇ(´・ω・｀;;;) 26
27. ところがどっこい その2 • 残るは平日のみ、しかも授業・授業課題があるから あまり時間を割けない • 今流行りのAIコーディングとかも試したかったけど そんなことをやっている暇はなさそう • AIに書かせるより自分で書いたほうがおそらく速い (内容的にAIのハルシネーションがヤバそう) 27
28. とにかく書く • 要するに • を書いて • こうすれば動く 28 CDC-NCM Miniport CDC-NCM USB Transport
29. とにかく書く RNDISのサンプルコードの構成 • RNDISFN ... USB機能ドライバ本体、USB側の入出力担当 └ rndisfn.cpp • RNDISMINI ... NDISミニポートドライバ、NDIS側の入出力担当 ├ cemini.c ミニポートドライバのrndisfnとやり取りする側(多分) ├ hostmini.c ミニポートドライバのNDISとやり取りする側(多分) ├ rndis.c RNDISのプロトコルドライバ ├ wince.c よくわかんないけどWinCEのドライバに必要なものたち └ utils.c その他 29
30. とにかく書く さて... • RNDISFN └ rndisfn.cpp 76 KB • RNDISMINI ├ cemini.c 52 KB ├ hostmini.c 33 KB ├ rndis.c 64 KB ├ wince.c 16 KB └ utils.c 4 KB 30 計 245KB ≒ 24万5千字 +各種ヘッダーファイル
31. とにかく書く • やることは普通の移植作業に近い • RNDIS固有の実装だけCDC-NCMのものに書き換える • それ以外はほぼ写経 • 改変が多い部分はファイル単位でまとまっていそう • rndisfn.cpp rawに近い部分なので改変必要 • rndis.c これが一番違う • cemini.c これとrndis.cが NDIS RNDIS の変換をしている(はず) • PCを触れるときはひたすら書く • 通学時間はひたすらCDC-NCMの仕様とrndisのサンプルコードの 中身を読んで頭に叩き込む (脳内マッピングによるコーディング速度の最適化) 31
32. 間に合わねぇ！ • 自分の自作動画編集ツール(約280KB)と同じくらいのサイズ でもそれは3年くらいかけて書いてる • 頑張ったけど間に合わず • 週の前半は忙しくてコード書けず • それでも2,3日の間に 90KB 書いた • rndisfn.cppにあたるncmfn.c • rndis.cにあたるncm.cの途中まで • このスライドも前日の夜から作り始めました 32 計画性
33. • 正直なところ... • もし完成してもできることは去年と変わらないから 見栄えしないんだよね... 33
34. おわりに そういえばKernel/VM@東京のconnpassページが公開されましたね ふむ... (意味深) ご清聴ありがとう ございました！ 34