Linux SD/MMC/SDIO驱动分析

一、SD/MMC/SDIO概念区分

SD(SecureDigital)与 MMC(MultimediaCard)

SD 是一种 flash memory card 的标准,也就是一般常见的 SD 记忆卡,而 MMC 则是较早的一种记忆卡标准,目前已经被 SD 标准所取代。在维基百科上有相当详细的 SD/MMC 规格说明:[http://zh.wikipedia.org/wiki/Secure_Digital]。

SDIO(SecureDigital I/O)

SDIO 是目前我们比较关心的技术,SDIO 故名思义,就是 SD 的 I/O 接口(interface)的意思,不过这样解释可能还有点抽像。更具体的说明,SD 本来是记忆卡的标准,但是现在也可以把 SD 拿来插上一些外围接口使用,这样的技术便是 SDIO。

所以 SDIO 本身是一种相当单纯的技术,透过 SD 的 I/O 接脚来连接外部外围,并且透过 SD 上的 I/O 数据接位与这些外围传输数据,而且 SD 协会会员也推出很完整的 SDIO stack 驱动程序,使得 SDIO 外围(我们称为 SDIO 卡)的开发与应用变得相当热门。

现在已经有非常多的手机或是手持装置都支持 SDIO 的功能(SD 标准原本就是针对 mobile device 而制定),而且许多 SDIO 外围也都被开发出来,让手机外接外围更加容易,并且开发上更有弹性(不需要内建外围)。目前常见的 SDIO 外围(SDIO 卡)有:

  · Wi-Fi card(无线网络卡) 

  · CMOS sensor card(照相模块) 

  · GPS card 

  · GSM/GPRS modem card 

  · Bluetooth card 

  ·  Radio/TV card(很好玩)

SDIO 的应用将是未来嵌入式系统最重要的接口技术之一,并且也会取代目前 GPIO 式的 SPI 接口。

SD/SDIO 的传输模式

SD 传输模式有以下 3 种:

  · SPI mode(required) 

  · 1-bit mode 

  ·  4-bit mode

SDIO 同样也支持以上 3 种传输模式。依据 SD 标准,所有的 SD(记忆卡)与 SDIO(外围)都必须支持 SPI mode,因此 SPI mode 是「required」。此外,早期的 MMC 卡(使用 SPI 传输)也能接到 SD 插糟(SD slot),并且使用 SPI mode 或 1-bit mode 来读取。

Secure digital I/Ocard,pin out

SD 的 MMCMode

SD 也能读取 MMC 内存,虽然 MMC 标准上提到,MMC 内存不见得要支持 SPI mode(但是一定要支持 1-bit mode),但是市面上能看到的 MMC 卡其实都有支持 SPI mode。因此,我们可以把 SD 设定成 SPI mode 的传输方式来读取 MMC 记忆卡。

SD 的 MMC Mode 就是用来读取 MMC 卡的一种传输模式。不过,SD 的 MMC Mode 虽然也是使用 SPI mode,但其物理特性仍是有差异的:

  · MMC 的 SPI mode 最大传输速率为 20 Mbit/s; 

  · SD 的 SPI mode 最大传输速率为 25 Mbit/s。

为避免混淆,有时也用 SPI/MMC mode 与 SPI/SD mode 的写法来做清楚区别

参考网站:https://www.sdcard.org/developers/overview/capacity/

              http://www.interfacebus.com/Secure_Digital_IO_Card_Pinout.html

 

二、MMC子系统介绍

MMC代码分布

MMC子系统代码主要在drivers/mmc目录下,共有三个目录:

         Card:存放闪存卡(块设备)的相关驱动,如MMC/SD卡设备驱动,SDIOUART;

         Host:针对不同主机端的SDHC、MMC控制器的驱动,这部分需要由驱动工程师来完成;

         Core:整个MMC的核心层,这部分完成不同协议和规范的实现,为host层和设备驱动层提供接口函数。

MMC子系统框架

 

Linux MMC子系统主要分成三个部分:

  MMC核心层:完成不同协议和规范的实现,为host层和设备驱动层提供接口函数。MMC核心层由三个部分组成:MMC,SD和SDIO,分别为三类设备驱动提供接口函数;

  Host 驱动层:针对不同主机端的SDHC、MMC控制器的驱动;

  Client 驱动层:针对不同客户端的设备驱动程序。如SD卡、T-flash卡、SDIO接口的GPS和wi-fi等设备驱动。

 

三、SD 总线协议

SD总线通信是基于指令和数据比特流,起始位开始和停止位结束。SD总线通信有三个元素:

  Command:由host发送到卡设备,使用CMD线发送;

  Response:从card端发送到host端,作为对前一个CMD的相应,通过CMD线发送;

  Data:即能从host传输到card,也能从card传输到host,通过data线传输。

Commands

以下是四种用于控制卡设备的指令类型,每个command都是固定的48位长度:

  1、broadcast commands(bc), no response:广播类型的指令,不需要有响应;

  2、broadcast commands with response(bcr):广播类型的指令且需要响应;

  3、addressed(point-to-point) commands(ac):由HOST发送到指定的卡设备,没有数据的传输;

  4、address(point-to-point) data transfercommands(adtc):由HOST发送到指定的卡设备且伴随有数据传输。

指令格式:

Card register

几个主要的寄存器:OCR,CID,CSD,RCA和SCR。

  Operation condition register(OCR):32位的OCR包含卡设备支持的工作电压表;

  Card identification number register (CID):包含用于在卡识别阶段的卡信息,包括制造商ID,产品名等;

  Card specific data register(CSD):CSD寄存器提供了如何访问卡设备的信息,包括定义了数据格式,错误校验类型,最大访问次数,数据传输率等;

  Relative card address register(RCA):存放在卡识别阶段分配的相对卡地址,缺省相对卡地址为0000h;

  SD card configuration register(SCR):SCR是一个配置寄存器,用于配置SD memory card的特殊功能。

Response

所有的response都通过CMD线发送到host端,R4和R5响应类型是SDIO中特有的:

  1、R1(normal response command):用来响应常用指令;

  2、R2(CID,CSD register):用来响应CMD2和CMD10或CMD9,并把CID或CSD寄存器作为响应数据;

  3、R3(OCR register):用来响应ACMD41指令,并把OCR寄存器作为响应数据;

  4、R6(published RCA response):分配相对卡地址的响应;

  5、R7(card interface condition):响应CMD8,返回卡支持的电压信息;

  6、R4(CMD5):响应CMD5,并把OCR寄存器作为响应数据;

  7、R5(CMD52):CMD52是一个读写寄存器的指令,R5用于CMD52的响应;

Response 格式:

***详情请参考spec***

 

 

四、SD初始化流程

 

当host上电后,使所有的卡设备处于卡识别模式,完成设置有效操作电压范围,卡识别和请求卡相对地址等操作。

  1、发送指令CMD0使卡设备处于idle状态;

  2、发送指令CMD8,如果卡设备有response,说明此卡为SD2.0以上;

  3、发送指令CMD55+ACMD41,该指令是用来探测卡设备的工作电压是否符合host端的要求;

在发送ACMD41这类指令之前需要先发送CMD55指令,在SDIO中ACMD41指令被CMD5替代。

  4、发送指令CMD11转换工作电压到1.8V;

  5、发送指令CMD2获取CIA;

  6、发送指令CMD3获取RCA(relative card address)

SD初始化分析

系统上电时,SDI控制器会去扫描总线上的所有设备,然后对挂在总线上卡设备进行初始化。进行扫描和初始化工作都是由mmc_scan函数来完成,以下是Linux驱动中初始化流程图(感谢同事Linkin的图)。

SDIO、SD和MMC这三者的初始化流程稍有不同,是向下兼容的。

转载:http://blog.csdn.net/paul_liao/article/details/7685869

 

五、SD卡调试关键点:

  1. 上电时要延时足够长的时间给 SD 卡一个准备过程,在我的程序里是 5 秒,根据不同的卡设置不同的延时时间。 SD 卡初始化第一步在发送 CMD 命令之前,在片选有效的情况下首先要发送至少 74 个时钟,否则将有可能出现 SD 卡不能初始化的问题。

  2. SD 卡发送复位命令 CMD0 后,要发送版本查询命令 CMD8 ,返回状态一般分两种,若返回 0x01 表示此 SD 卡接受 CMD8, 也就是说此 SD 卡支持版本 2 ;若返回 0x05 则表示此 SD 卡支持版本 1 。因为不同版本的 SD 卡操作要求有不一样的地方,所以务必查询 SD 卡的版本号,否则也会出现 SD 卡无法正常工作的问题。

  3. 理论上要求发送 CMD58 获得 SD 卡电压参数,但实际过程中由于事先都知道了 SD 卡的工作电压,因此可省略这一步简化程序。协议书上也建议尽量不要用这个命令。

  4. SD 卡读写超时时间要按照协议说明书书上的给定值 ( 读超时: 100ms ;写超时: 250ms) ,这个值要在程序中准确计算出来,否则将会出现不能正常读写数据的问题。我自己定义了一个计算公式:超时时间 =( 8/clk )*arg 。

  5. 2GB 以内的 SD 卡 ( 标准卡 ) 和 2GB 以上的 SD 卡 ( 大容量卡 ) 在地址访问形式上不同,这一点尤其要注意,否则将会出现无法读写数据的问题。如标准卡在读写操作时,对读或写命令令牌当中的地址域符初值 0x10 ,表示对第 16 个字节以后的地址单元进行操作 ( 前提是此 SD 卡支持偏移读写操作 ) ,而对大容量卡读或写命令令牌当中的地址域符初值 0x10 时,则表示对第 16 块进行读写操作,而且大容量卡只支持块读写操作,块大小固定为 512 字节,对其进行字节操作将会出错。

  6. 对某一块要进行写操作时最好先执行擦出命令,这样写入的速度就能大大提高。进行擦除操作时不管是标准卡还是大容量卡都按块操作执行,也就是一次擦除至少 512 字节。

  7. 对标准卡进行字节操作时,起始和终止必须在一个物理扇区内,否则将不能进行读写操作。实际操作过程中建议用块操作以提高效率。不管是标准卡还是大容量卡一个读写命令只能对一个块进行操作,不允许跨物理层地址操作。

  8. 在写数据块前要先写入若干个 dummy data 字节,写完一个块数据时,主机要监测 MISO 数据线,如果从机处于忙状态这根数据线会保持低电平,这样主机就可以根据这根数据线的状态以决定是否发送下一个命令,在从机没有释放 MISO 数据线之前,主机绝对不能执行其他命令,否则将会导致写入的数据出错,而且从机也不会响应主机的命令。

  9. 在 SPI 模式下, CRC 校验是被忽略的,但依然要求主从机发送 CRC 码,只是数值可以是任意值,一般主机的 CRC 码通常设为 0x00 或 0xFF 。

  读多块操作和写多块操作的传输停止形式不一样,读多块操作时用用命令 CMD12 终止传输,而写多块操作时用 Stop Tran Token( 停止传输令牌,值为 0xFD) 终止传输。

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1、初始化步骤:
  (1) 延时至少 74clock,等待SD卡内部操作完成,在MMC协议中有明确说明。
  (2) CS低电平选中SD卡。
  (3) 发送 CMD0 ,需要返回 0x01 ,进入 Idle 状态
  (4) 为了区别SD卡是2.0还是1.0,或是MMC卡,这里根据协议向上兼容的原理,首先发送只有SD2.0才有的命令CMD8,如果CMD8返回无错误,则初步判断为2.0卡,进一步发送命令循环发送 CMD55+ACMD41 ,直到返回 0x00 ,确定SD2.0卡初始化成功,进入Ready 状态,再发送CMD58命令来判断是HCSD还是SCSD,到此SD2.0卡初始化成功 。如果CMD8返回错误则进一步判断为1.0卡还是MMC卡,循环发送CMD55+ACMD41 ,返回无错误,则为SD1.0卡,到此SD1.0卡初始成功,如果在一定的循环次数下,返回为错误,则进一步发送CMD1进行初始化,如果返回无错误,则确定为MMC卡,如果在一定的次数下,返回为错误,则不能识别该卡,初始结束。
  (5)CS拉高。
2、读步骤:
  (1) 发送 CMD17 (单块)或 CMD18 (多块)读命令,返回 0x00
  (2) 接收数据开始令牌 0xfe (或 0xfc ) + 正式数据 512Bytes + CRC 校验 2Bytes, 默认正式传输的数据长度是 512Bytes ,可用 CMD16 设置块长度。
3、 写步骤:
  (1) 发送 CMD24 (单块)或 CMD25 (多块)写命令,返回 0x00
  (2) 发送数据开始令牌 0xfe (或 0xfc ) + 正式数据 512Bytes + CRC 校验 2Bytes
4、 擦除步骤:
  (1) 发送 CMD32 ,跟一个参数来指定首个要擦除的起始地址( SD 手册上说是块号)
  (2) 发送 CMD33, ,指定最后的地址
  (3) 发送 CMD38 ,擦除指定区间的内容
  此 3 步顺序不能颠倒。

 

六、SD卡的命令格式及解析

1.SD卡命令组成

SD卡的指令由6字节(Byte)组成,如下:

  Byte1:0 1 x x x x x x(命令号,由指令标志定义,如CMD39为100111即16进制0x27,那么完整的CMD39第一字节为01100111,即0x27+0x40)

  Byte2-5:Command Arguments,命令参数,有些命令没有参数

  Byte6:前7位为CRC(Cyclic Redundacy Check,循环冗余校验)校验位,最后一位为停止位0

2.SD卡的命令

SD卡命令共分为12类,分别为class0到class11,不同的SDd卡,主控根据其功能,支持不同的命令集,如下:

  Class0 :(卡的识别、初始化等基本命令集)

    CMD0:复位SD 卡.

    CMD1:读OCR寄存器.

    CMD9:读CSD寄存器.

    CMD10:读CID寄存器.

    CMD12:停止读多块时的数据传输

    CMD13:读 Card_Status 寄存器

  Class2 (读卡命令集):

    CMD16:设置块的长度

    CMD17:读单块.

    CMD18:读多块,直至主机发送CMD12为止 .

  Class4(写卡命令集) :

    CMD24:写单块.

    CMD25:写多块.

    CMD27:写CSD寄存器 .

  Class5 (擦除卡命令集):

    CMD32:设置擦除块的起始地址.

    CMD33:设置擦除块的终止地址.

    CMD38: 擦除所选择的块.

  Class6(写保护命令集):

    CMD28:设置写保护块的地址.

    CMD29:擦除写保护块的地址.

    CMD30: Ask the card for the status of the write protection bits

  class7:卡的锁定,解锁功能命令集

  class8:申请特定命令集 。

  class10 -11 :保留

3.有关sd卡驱动和fat fs的实现用了3个文件来实现。

sdboot.c为sd的驱动(可理解为pdd)层,主要实现一些对sd控制器的配置以及一些基本sd命令的实现和对sd 卡的操作。

sdmmc.c实现了从sd卡读取nk并跳到内存去运行的代码(基本可以理解为sd驱动的mdd层)。

sdfat.c文件就是实现fat fs的。mdd层通过fatfs来对pdd层操作以实现读取文件。

在整个过程中遇到了很多问题,现在列举如下:

  1)sd卡初始化问题

      配置gpio有关sd的功能:SDCMD, SDDAT[3:0]。

      使能CLKCON中的SDI位。

      时钟以及计算公式:SDIPRE   = PCLK/(CLK)-1;INICLK=300000;SDCLK=24000000; MMCCLK= 15000000

      cmd0-cmd55-cmd41-cmd2-cmd3-cmd7-cmd6-cmd17

  2)对sd卡操作问题

      SD卡包括:一个标识寄存器CID,一个相应地址寄存器RCA,一个其他参数寄存器CSD。

      对sd卡的操作是驱动通过sd controller来发相应的命令以达到读写等操作的:发送命令通过SDICmdCon[7:0]的除了开始2bit:CmdIndex放置要发送的命令号;SDICmdCon[8]开始发送命令来完成的。

      检测卡的插入,直接用中断引脚的电平来判断。

      判断插入的卡是否是sd卡,用命令cmd55和cmd41,因为mmc卡对cmd55不做回应。

      命令9 就是获取sd卡中csd寄存器的值的,该值包括很多sd卡的信息,其中就有sd卡的容量。这个值在sd卡接收到cmd9之后会以response的形式存放在sd控制器的SDI Response Register[0,1,2,3]中。在执行cmd9,cmd10等这样的命令的时候,卡的状态应该是不选中的,或直接在执行它们之前发送 cmd7(0)不选中卡,不然的话会timeout。

      用cmd17 来读取单个block的数据,该命令要带地址参数(该参数通过cmd3命令来获取),然后根据SDIDSTA和SDIFSTA状态值来从sd 控制器的SDIDAT寄存器中读出要读的数据。该命令与cmd9相反,在执行它之前要选中卡。读完一个block之后要做一些善后工作,为下次读取做好准备,不然的话checkcmdend就要一直循环了。因为用的是每次都读一个block,并地址要以block对齐,这样就要考虑要读取的地址是否是 block对齐的,长度是否够一个block。

      SDIDCON这个数据控制寄存器也很重要,一些对数据的操作形式就是在这里设置的。

  3)fat文件系统问题

      根据MBR找到分区表,根据分区表找到该分区MBR[446B+4个分区表(每个16B)+2B结束符)

      分区表中的第9-12字节为该分区的启始地址(单位没sector),第13-16字节为分区的长度(单位也是sector)

    http://hjx5548.blog.163.com/blog/static/563676392009111704249875/

六、实例

一、概述

  最近在研究WIFI驱动,驱动模块为broamd4330,基于SDIO接口,所以趁机研究了一下内核中对于SDIO设备的注册。

  (我使用的linux内核版本为3.2.0    硬件为samsung 4412)

  在介绍内核之前,有必要先了解一下MMC  SD  SDIO三种卡,从发展历程来看,是先有MMC卡,后来有SD卡,这两种都是纯粹的存储卡,而SDIO是什么呢,从字面意思理解,应该是SD+IO,也就是既有存储功能,又有IO控制功能,不过也有纯IO功能的SDIO设备(本人用到的WIFI模块就是这种)。并且,这三种卡可以使用同一个插槽,系统还能正确的识别!!,可能是由于历史原因,在开始有Linux的时候,还只存在mmc卡(不存在SD和SDIO卡),所以在linux系统里面关于这三种卡的名称统统用“mmc“来命名。

        下面来看一下CPU与WIFI模块的物理连接图

                           

      从图上可以看出,我们的WIFI模块接的是CPU上的mmc3,数据线,时钟线以及命令线都一一对应。

  当然在CPU一端,对于mmc3模块,还有一个很重要的引脚--“xmmc3CDn”脚,CPU就是根据该引脚的电平高低来判断mmc3模块上是否有卡接入,如果电平为低,表示有卡,如果为高,表示无卡,笔者这里将该引脚固定拉低。

  同时在WIFI模块一端,也有一个很重要的引脚--“WL_SDIO_SPI_HSCI_SEL”引脚   ,它是用来选择模块是工作在SD模式(低电平),还是SPI模式(高电平),笔者这里也将该引脚固定拉低。

  好了,简单的介绍了一些概念以及硬件后,还是要回归到程序上,从大的方面来讲,MMC/SD/SDIO的驱动程序主要分为两大块,主设备驱动和从设备驱动。对于上面的例子来说,CPU上的MMC3模块就是主设备,而WIFI模块就是从设备。该系列的博文就是分析MMC主设备在内核中的注册,以及对于同一个mmc插槽,系统是如何区分出MMC SD 以及SDIO设备的。

 

二、host注册过程

  上面说到了MMC/SD/SDIO(以下简称MMC)的驱动从大的方面来说分为主设备驱动和从设备驱动,那本文就来详细的讲述主设备驱动注册的过程。

  MMC主设备(也就是host)指的是集成于CPU内部的MMC controller,笔者用的是4412芯片,从datasheet可以看出,里面集成了四个MMC controller,分别是mmc0,mmc1,mmc2,mmc3。 并且从上一篇文章我们知道,WIFI模块是接在mmc3 这个host上面。

  在linux系统中,将每个host设备封装成platform_device来逐一进行注册。

  对于笔者所使用的内核(3.2.0版本)来说,每一个host设备所对应的platform_device文件位于目录($KERNEL_SOURCE)/arch/arm/plat-samsung下,分别为dev-hsmmc.c,dev-hsmmc1.c,dev-hsmmc2.c,dev-hsmmc3.c,为了与实际WIFI模块对应,我们重点进入dev-hsmmc3.c文件看一看:

 

  从上图可以看出,该文件里面定义了一个名为s3c_device_hsmmc3的platform_device,但是定义好了的platform_device还需要有一个注册的过程,该过程就发生在文件($KERNEL_SOURCE)/arch/arm/mach-exynos/mach-$(BOARD).c中,其中有如下的一个函数调用:
                                           
      
  它的行为就是将数组skd4x12_devices里面的每一个platform_device项一一注册进系统,并且这个数组里面就包含了上面所定义的s3c_device_hsmmc3:

                                      

        

  所以总结来说,系统化在初始化的时候,就已经将s3c_device_hsmmc3(也就是那个host  mmc3)注册进了platform总线(其他的mmc0,mmc1,mmc2都是一个道理)。

  当然,对于熟悉platform机制的朋友来说,此时仅仅只是注册了platform_device ,而对应的platform_driver还没有注册。

  下面就来说说这个platform_driver的注册,它是在$(KERNEL_SOURCE)/drivers/mmc/host目录下的sdhci-s3c.c文件中进行的,该文件中有如下的一个注册函数调用:

     

  其中的参数sdhci_s3c_driver就是上面所说的platform_driver,它也是定义在sdhci-s3c.c文件中,来看一下:

      

  在对sdhci_s3c_driver进行注册的过程中,系统会根据sdhci_s3c_driver->driver.name成员变量(此处是“s3c-sdhci”)在platform_bus 总线上寻找同名字的platform_dvice(这个过程称之为“探测”),通过上面对s3c_device_hsmmc3的注册分析,发现s3c_device_mmc3.name也刚好是“s3c-sdhci”,所以他俩刚好可以配对,探测成功,同时当大家查阅s3c_device_hsmmc,s3c_device_hsmmc1以及s3c_device_hsmmc2的时候发现他们的name成员变量都是“s3c-sdhci”,,所以会有四次成功的探测,每一次探测成功,就会调用sdhci_s3c_driver.probe函数---sdhci_s3c_probe,这个函数至关重要,在整个驱动注册过程中起着核心作用。

  

  上面文章说到了探测函数sdhci_s3c_probe,现在就来仔细分析这个函数的作用:

      在分析代码之前,先简要的概括一下这个函数的功能:

  1、既然是讲host的注册,那么首先必须构造出一个host,这个host就是通过sdhci_alloc_host函数来构造出来的,它是一个struct sdhci_host类型的结构体。同时,也通过mmc_alloc_host函数构造了一个struct mmc_host的结构体变量mmc。

  2、初始化host的时钟,设置host的gpio等等其他一些“乱七八糟”的参数初始化(需要的时候再详细分析)。

  3、通过sdhci_add_host函数来注册host。

  下面重点来看sdhci_add_host函数

 

  该函数主要是对mmc的注册,同样mmc也有很多的参数,先来看看他的操作函数集mmc->ops = &sdhci_ops

        

  其中,request函数指针指向的函数用来处理host向从设备发送命令的请求,

              set_ios用来设置电源、时钟等等之类(需要重点关注),

              get_ro用来判断是否写保护

 

    再来看该函数里面的中断注册部分

            

  我们先看一下mmc_add_host这个函数,它的功能就是通过device_add函数将设备注册进linux设备模型,最终的结果就是在sys/bus/platform/devices目录下能见到s3c-sdhci.1,s3c-sdhci.2,s3c-sdhci.3设备节点。

  中断注册函_irq的第一个参数中断号就取自于s3c_device_hsmmc3.resource里面的irq参数,sdhci_irq就是中断服务程序,该中断函数一般在插卡、拔卡或者从设备反馈给host信息时会被调用数request

 

         中断服务程序

         

  程序首先读取寄存器NORINTSTSn的值,该寄存器中有两个bit分别来表示卡的插入与拔出过程(注意,必须是动态变化过程,才会让相应的两个bit置1),那么接下来的if语句就是从该寄存器的那两个bit来判断是否有卡的插入或拔出,并同时清除这两个bit,准备下一次的检测,紧接着就调用中断的下半部分函数 sdhci_tasklet_card,其实这个函数也没做什么事情,就是判读如果此时有卡的话就通过mmc_detect_chang函数调用mmc_rescan函数。从这个函数的名字都可以猜出个八九不离十,它的功能就是扫描所插入的卡

 

    扫描卡的程序

      

  这个函数我们重点关注上述两个地方,其实真正的扫描动作发生在函数mmc_rescan_try_freq函数里面,该函数的第二个参数表示以什么样的频率去进行扫描,那么可选的频率值在那个数组freqs里面,一般当用某个频率值扫描成功后,就直接退出了,否则,会以下一个更低的频率值来扫描,笔者所使用的WIFI模块就是以400KHz的频率扫描成功的。

 

       扫描过程

      

  该函数首先发送复位命令(不过该命令只有SDIO类型的卡才能够识别),然后发送CMD0,让设备进入IDLE模式,紧接着发送CMD8,获取该卡所支持的电压值,最后就是重点了(从1998-2003行),从所调用的各个函数名字可以看出,它是在试探该卡是否为SDIO? SD? MMC?

 

     那么接下来的文章就是要分析上面的三个函数,看它是如何识别SDIO、SD、MMC的。

 

三、SDIO的识别和操作

  从上面文章的最后,我们知道host在扫描卡的过程中,其识别的顺序为SDIO  SD MMC,并且从它的注释可以看出,这个顺序是很重要的。那这篇文章,我们就看看SDIO的识别过程,它对应的函数就是mmc_attach_sdio(host) (函数位于文件drivers/mmc/core/sdio.c)

  这个函数大概来说做了如下的工作

    1、向卡发送CMD5命令,该命令有两个作用:

      第一,通过判断卡是否有反馈信息来判断是否为SDIO设备(只有SDIO设备才对CMD5命令有反馈,其他卡是没有回馈的);

      第二,如果是SDIO设备,就会给host反馈电压信息,就是说告诉host,本卡所能支持的电压是多少多少。

    2、host根据SDIO卡反馈回来的电压要求,给其提供合适的电压。

    3、初始化该SDIO卡

    4、注册SDIO的各个功能模块

    5、注册SDIO卡

  对于以上功能的具体解释,下面将结合程序娓娓道来

  1、CMD5命令的发送

              

  第789行的函数就是发送的CMD5命令,如果卡对该命令有回馈的话,err就是0,否则,err为非0,直接退出了;并且需要重点说明的一点就是,该函数的最后一个参数ocr,它是存储反馈命令的,SDIO设备对CMD5的反馈命令为R4,下面来仔细分析一下这个R4,因为后面要用到这个R4命令。从SDIO spec文档里面,我们能得到R4命令的格式

            

  从上图可以看出,该命令有48位,但我们的ocr变量是32位的,那怎么存储呢?系统就去掉原命令的开头8位以及结尾的8位,只保留中间的32为,也就是截短后的命令格式是如下:

            

        

  具体各位的描述如下:

    C --   我还不知道

    Number 0f IO functions   -- 每个SDIO设备都有功能块,这三位就记录了该设备有多少个功能块,最多7个

    Memory Present – 指明该设备是纯粹只有功能块的设备,还是同时包含了存储空间,如果为0就是前者,如果是1就是后者

    Stuff Bits  -- 没有实际用途一般为0

    I/O OCR – 该设备所能支持的电压范围(具体描述见sdio spec)

 

  2、配置电压

         

  ocr就是我们上面讲的反馈命令R4(截短之后的32位),那么ocr&0x7f的意义是什么呢?从R4的格式就可以看出来,其低24位就代表了所能支持的电压范围,我们再来详细的看一下这24位的OCR格式

                

  现在应该可以知道ocr&0x7f的意义了吧,就是摈弃那些保留的电压范围。

  重点关注mmc_select_voltage

                  

  第1080行的相与 过程就是判断host实际所支持的电压与card所需要的电压是否匹配,如果匹配,那么ocr的值就非0,否则就为0

  简单介绍下第1082行的ffs函数,它的作用就是返回参数中第一个为1的bit的位置(ffs(0)=0,ffs(1)=1,ffs(8)=4),那么该函数用在这里的作用就是取出card需要的实际电压是多少;

  第1090行的mmc_set_ios函数里面通过调用sdhci_set_power将host->ios.vdd所代表的电压写入寄存器PWRCONn中 完成那个对电压的重新配置(想要了解更详细的过程,请跟踪源代码)

 

  3、初始化SDIO卡

               

  第821行就是初始化SDIO卡的函数  这个函数很长,也很重要,这里笔者就不列出其程序代码了,只是列出其中最重要的几条:

    1、通过函数mmc_alloc_card分配一个mmc_card的变量card

    2、通过读取R4命令中的bit27(也就是Memory Present)来判断此卡是纯IO卡 ,还是同时包含存储功能。笔者使用的WIFI模块为纯IO功能,所以card->type = MMC_TYPE_SDIO(这个很重要,以后会用到) (接下来重点分析MMC_TYPE_SDIO的情况)

    3、通过发送CMD3命令获取设备的从地址(relative addr),并且存放在变量card->rca中。笔者使用的WIFI模块的card->rca = 1

    4、通过发送CMD7,选中相应从地址的卡

    5、通过调用函数mmc_set_clock设置卡工作的时钟频率

    6、通过发送CMD52命令,设置4位数据传输模式

 

  4、注册SDIO功能模块

             

  847行的变量funcs存储该SDIO卡所包含的IO功能块的个数,851行到857行就是逐一初始化各个IO功能块,下面来重点看一下该函数的内容:

              

  第71行就是分配sdio_func结构体变量,该结构体存储了功能块的参数。

  第75行就是给功能块编号,编号是从1到7(因为一个SDIO设备最多只有7个功能块),存储在变量func->num中

  第78行就是读取SDIO卡中的FBR寄存器中关于该卡的功能类型的数据,存储在func->class变量中(具体关于FBR寄存器内容,可以参考SDIO spec文档)

  第82行就是读取SDIO卡中的CIS寄存器的内容

 

           

  上面的程序就是将功能模块逐个的注册进设备模型,这里想重点说明一下注册的名称(name),它是由三部分组成的,每部分之间用冒号隔开,(即 host的名称:rca:功能块编号)。

  具体到笔者使用的WIFI模块,因为其host名称是mmc2  ,rca = 1,并且有两个功能模块(功能模块编号分别是1和2),所以在/sys/bus/sdio/devices目录下能见到如下两个设备名

    mmc2:0001:1

    mmc2:0001:2

 

  5、注册SDIO卡

       

  上面的mmc_add_card函数就是注册card了(这个card是在第3部分,初始化SDIO卡 里面分配和定义的)

     

        

  第259行就是给card命名,格式为host名字:从地址,对于笔者的WIFI模块 就是mmc2:0001

  第261到273行就是根据card->type来分辨出card的类型,给赋予相应的字符串,笔者的WIFI模块就是"SDIO"

  第275行就是打印信息,具体不解释 笔者的打印信息为  mmc2:new high speed SDIO card at address 0001(通常可以通过查看内核启动信息中是否有该语句来判断card是否被正确识别)

  第283行 就是将card注册进linux设备模型  注册结果就是可以在/sys/bus/mmc/devices目录下见到card 的名字,笔者的就是mmc2:0001

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