[mmc subsystem] 概念与框架

参考蜗窝科技http://www.wowotech.net/comm/mmc_framework_arch.html

mmc subsystem系列（持续更新中）：
[mmc subsystem] 概念与框架
[mmc subsystem] mmc core（第一章）——概述
[mmc subsystem] mmc core（第二章）——数据结构和宏定义说明
[mmc subsystem] mmc core（第三章）——bus模块说明
[mmc subsystem] mmc core（第四章）——host模块说明
[mmc subsystem] mmc core（第五章）——card相关模块（mmc type card）
[mmc subsystem] mmc core（第六章）——mmc core主模块

建议先参考《[mmc subsystem] 概念与框架》和《[mmc subsystem] mmc core（第一章）——概述》对整体有一个了解。

=========================================================================================================

一、概念

1、mmc的概念

mmc有很多种意义，具体如下：

• mmc
  MultiMedia Card，多媒体存储卡， 但后续泛指一个接口协定（一种卡式），能符合这接口的内存器都可称作mmc储存体。
  主要特性如下：

  • 工作电压：高电压为2.7～3.6 V，低电压为1.65～1.95 V，可选。

• mmc总线
  mmc总线是和I2C总线、SPI总线类似的一种总线结构。简化系统结构图如下（也可以理解为硬件框架图）：

- 卡与主控制器间串行传送，工作时钟频率范围为0～200 MHz。
- mmc总线上最多可识别64 K个mmc设备，在总线上不超过10个卡时，可运行到最高频率。
- 具体总线连接参考《。。。》

• mmc设备
  使用mmc接口规范（MCI, Multimedia Card Interface）的设备都可以称之为mmc设备。
  又分成三个种类，如下

  • mmc type card
    （1）标准mmc卡：闪存卡的一种，使用mmc标准。
    （2）emmc：Embedded MultiMediaCard，是MMC协会所制定的内嵌式存储器标准规格，带有mmc接口，是具备mmc协议的芯片。
  • sd type card
    （1）sd卡：SD卡为Secure Digital Memory Card, 即安全数码卡。它在MMC的基础上发展而来，增加了两个主要特色：SD卡强调数据的安全安全，可以设定所储存的使用权限，防止数据被他人复制。兼容mmc接口规范。
  • sdio type card
    （1）sdio设备：SDIO是在SD标准上定义了一种外设接口，它和SD卡规范间的一个重要区别是增加了低速标准。在SDIO卡只需要SPI和1位SD传输模式。低速卡的目标应用是以最小的硬件开销支持低速IO能力。常见的sdio设备有Wi-Fi card、Bluetooth card等等。
    注意，这几种类型的card统称为mmc card。

• mmc协议
  类似i2c协议、spi协议，mmc总线上也有一套自己的通讯规范。通信规范后续在说明。
  而上述mmc设备基于上mmc总线通讯规范上由自身硬件特性设置了自己的一套协议。
  jedec的协议规范可以去jedec的官网上下载

  • 标准mmc卡协议
    <1> mmc4.0
    <2> mmc4.2——《JESD84-B42——MULTIMEDIACARD (MMC) ELECTRICAL STANDARD, HIGH CAPACITY (MMCA, 4.2) 》

  • emmc协议（主要区别在于读写速度上）
    <1> emmc4.41——《JESD84-A44》
    <2> emmc4.5——《JESD84-B45》
    <3> emmc5.0——《JESD84-B50》
    <4> emmc5.1—— 《JESD84-B51——EMBEDDED MULTI-MEDIA CARD (e•MMC), ELECTRICAL STANDARD (5.1) 》

  • sd协议
    <1> SD2.0协议——《SD_Ver2.00_Final_060509》
    <2> SD3.0协议——《SD_Ver3.00_Final_090416》
    <3> SD4.0协议——《SD_Ver4.00_Final_130122》

• mmc subsystem
  kernel中的mmc subsystem用于管理所有mmc总线控制器以及mmc设备，包括mmc type card（标准mmc卡、emmc）、sd type card（sd卡）、sdio type card。
  也就是说只要使用MCI的设备都交由mmc subsystem统一管理。

2、mmc软件抽象组件的概念

kernel中的mmc subsystem从软件上主要分成三个组件

• mmc host
  mmc结构中的主机端，对应硬件上mmc controller。主控制器（CPU）通过mmc host来控制mmc设备，包括各种类型的card。
  这也是mmc驱动的主要实现部分。
• mmc device（mmc card）
  对应硬件上的mmc设备。包括mmc type card、sd type card、sdio type card。
• mmc core
  mmc core是mmc subsystem的核心实现，用于管理mmc host和mmc device，并提供相应的API。

3、SDHC标准

注意，不同于SDHC\SDXC的概念。这里是指一种标准。
SDHC：Secure Digital(SD) Host Controller，是指一套sd host控制器的设计标准，其寄存器偏移以及意义都有一定的规范，并且提供了对应的驱动程序，方便vendor进行host controller的开发。
vendor按照这套标准设计host controller之后，可以直接使用sdhci driver来实现host controller的使用，（qcom和samsung都使用了这套标准）。而vendor只需要实现平台相关的部分、如clock、pinctrl、power等等的部分即可。
注意，强调一下，这是一种mmc host controller的设计标准，其本质上还是属于mmc host。并且，其兼容mmc type card，而不是说只能使用于sd type card。
后续，我们将这种标准当作一种控制器，也就是把host和controller独立开来。例如高通的sd host使用了sdhc的标准，那么我们可以理解为msm host中包含了sdhci controller，这样的理解有助于后续理解整体的代码架构。

二、软件框架及说明

这里使用wowo的一张图：

（上图摘自蜗窝科技http://www.wowotech.net/comm/mmc_framework_arch.html）

整体大目录路径为drivers/mmc，具体内容如下：

• mmc core
  对应于代码中的core目录。
  mmc subsystem的实现核心。
  负责抽象和管理mmc host、mmc device、mmc bus，为mmc device抽象出对应的card设备。规范mmc的操作集合。为底层驱动提供统一的接口。同时，也负责部分和card type相关的操作以及协议层的东西。
  具体请参考《[mmc subsystem] mmc core（第一章）——概述》
  如上图所示：mmc core中又分成如下几个模块

  • mmc core主模块，请参考《[mmc subsystem] mmc core（第六章）——mmc core主模块》
  • bus模块，请参考《[mmc subsystem] mmc core（第三章）——bus模块说明》
  • host模块，请参考《[mmc subsystem] mmc core（第四章）——host模块说明》
  • card模块，请参考《[mmc subsystem] mmc core（第五章）——card相关模块（mmc type card）》

• mmc host drivers
  对应于代码中的host目录。
  主要提供了一系列mmc host的具体实例的driver，例如sdhci-msm（高通）和sdhci-s3c（samsung）。
  这里补充说明，sdhci并不是实际的host驱动，而是上述说明的sdhc标准的host的驱动部分。sdhci-msm和sdhci-s3c都使用了SDHC标准，故会借助sdhci driver（sdhci.c）来实现host。后续会说明。

• mmc card drivers
  对应于代码中的card目录。
  主要实现驱动mmc core抽象出来虚拟的card，对接其他的模块，实现其实际的功能。
  例如，mmc卡或者emmc是一种存储设备，mmc core会使用card目录中的block来实现mmc卡或者emmc的功能，生成对应的块设备。