Fuchsia MMC框架简析

 

本文简单分析下Fuchsia的MMC框架，主要是基于mmc协议的初始化流程进行说明。至于mmc框架中的SD以及SDIO协议流程本文不涉及。另外，Fuchsia块设备层以及文件系统层的分析，本文也不涉及。

下表为目前rcar-M3单板系统的“设备树”（为描述方便，省略了部分设备树节点）。

root$ dm dump [root]     pid=2524       [null] pid=2524 /boot/driver/builtin.so       [zero] pid=2524 /boot/driver/builtin.so    [misc]        pid=2607          [console] pid=2607 /boot/driver/console.so          ……    [sys]        pid=2439 /boot/driver/platform-bus.so          [platform] pid=2439 /boot/driver/platform-bus.so             [rcar-m3] pid=2439 /boot/driver/rcar-m3.so             [16:01:1] pid=2439 /boot/driver/platform-bus.so                <16:01:1> pid=2958 /boot/driver/platform-bus.proxy.so                   [sh_mobile_sdhi] pid=2958 /boot/driver/sh-mobile-sdhi.so                      [sdmmc] pid=2958 /boot/driver/sdmmc.so                         [sdmmc-mmc] pid=2958 /boot/driver/sdmmc.so                            [block] pid=2958 /boot/driver/block.core.so                               [part-000] pid=2958 /boot/driver/mbr.so                                  [block] pid=2958 /boot/driver/block.core.so                                     [fvm] pid=2958 /boot/driver/fvm.so                                        [blobfs-p-1] pid=2958 /boot/driver/fvm.so                                           [block] pid=2958 /boot/driver/block.core.so                                        [minfs-p-2] pid=2958 /boot/driver/fvm.so                                           [block] pid=2958 /boot/driver/block.core.so [part-001] ……             [16:01:2] pid=2439 /boot/driver/platform-bus.so                <16:01:2> pid=3131 /boot/driver/platform-bus.proxy.so                   [ravb-ethernet] pid=3131 /boot/driver/ethernetAVB-IF.so                      [ethernet] pid=3131 /boot/driver/ethernet.so          [cpu-trace] pid=2439 /boot/driver/platform-bus.so    [test]        pid=2471          ……

我们可以看到，这实际上是一颗“倒置”的“树”，设备硬件相关的信息在上面的“树干”，而层层抽象的驱动则是挂在设备下的“树枝”和“树叶”。以mmc块设备为例，其board级驱动（[rcar-m3] pid=2439 /boot/driver/rcar-m3.so）设备挂在系统的永久设备sys的platform总线设备下面。而board设备下面则是挂载的emmc驱动（sh-mobile-sdhi.so）设备。Emmc驱动设备下面层层的挂载了系统的软件抽象层设备，包括mmc抽象层设备、block块抽象层设备、分区设备以及文件系统抽象层设备。更详细的驱动框架DDK相关细节，请参考我的“DDK驱动框架分析”文档。

从上面的这颗“倒置树”可以看出mmc框架抽象层是挂载在emmc驱动（[sh_mobile_sdhi] ）下面的，也就是emmc驱动初始化完成并发布设备后，才能触发mmc框架层驱动的初始化。如下图所示，mmc框架层的初始化入口为SdmmcRootDevice::Bind。其在Init函数中会新启动一个线程（SdmmcRootDevice::WorkerThread）来执行mmc协议层的probe流程。

在SdmmcRootDevice::WorkerThread流程中，首先调用emmc host驱动的reset接口，执行卡的reset初始化操作。接下来不管卡处于什么状态，都先发送CMD0命令，让其进入idle态，以保证后面的初始化流程正常进行下去。接下来会依次进行SDIO、SD以及MMC子协议的probe操作，前面的probe成功，后面的就不会再执行。这里我们选择MMC子协议的probe流程进行展开分析。

1. 发送CMD1命令获取卡OCR寄存器值
2. 设置OCR寄存器的bit30位，使能sector模式（不使能位byte模式）
3. 发送CMD2命令获取CID寄存器值
4. 解析CID值，获取mmc序列号、版本信息等
5. 发送CMD3命令，为卡分配mmc总线上的相对地址，写入RCA寄存器。初始化时，RCA寄存器值为0，这里如果mmc总线上只有一个设备，该地址将会是0001。
6. 发送CMD9命令，获取CSD寄存器值
7. 解析CSD寄存器值，获取卡容量、扇区大小等信息
8. 发送CMD7命令选中该卡（arg参数带上卡地址0001）
9. 发送CMD8命令读取ext CSD寄存器值；该寄存器为512字节大小，储存了丰富的信息，包括支持的总线位宽、高速模式、CMDQ、超时值等等；详情请参考emmc协议手册
10. 解析ext CSD寄存器值，获取卡的相关特性支持情况
11. 如果支持高速模式（HS、HSDDR、HS200），进行下面的初始化操作
12. 高速模式首先需要将总线接口电平设置为1.8V（低速模式为3.3V）
13. 然后通过CMD6和CMD13命令选择并设置emmc支持的最大总线位宽（HS200支持4-bit和8-bit两种总线位宽，但HS400只支持8-bit位宽）
14. 更进一步，如果支持高速模式中的HS200模式，进行下面的初始化操作
15. 通过CMD6和CMD13命令设置HS200模式
16. 切换host时钟频率为200MHz
17. 执行mmc总线tuning过程（发送CMD21命令，根据host寄存器值确定需要进行的tuning次数，rcar-M3需要进行16次，然后根据结果则有选择最佳采样点）
18. 再进一步，如果支持HS400模式，则进行下面的初始化操作
19. 通过CMD6和CMD13命令，将模式切换回普通高速模式
20. 时钟频率设置为52MHz（普通高速模式）
21. 通过CMD6和CMD13命令设置总线位宽为8bit DDR（Dual Data Rate）
22. 通过CMD6和CMD13命令切换模式为HS400
23. 最后一步是将时钟频率设置为200MHz，完成HS400模式的切换

请结合下图及具体代码，来理解fuchsia的MMC协议框架初始化流程。