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[zz] Linux MMC/SD/SDIO体系结构

分类： LINUX

2011-02-16 00:04:33

http://blog.csdn.net/yuanyou/archive/2010/11/08/5996227.aspx

Linux MMC/SD/SDIO体系结构
  1. 有关MMC/SD/SDIO相关的知识这里就不多讲了，请参考相关资料。这里主要涉及Linux下MMC相关内容。
  2. 内核版本(2.6.36)
  3. 首先说一下Linux相关MMC的代码分布，主要有两个目录，一个头文件目录和一个源代码目录。
  4. 分别位置如下：
  5. include/linux/mmc
  6. drivers/mmc
  7. 要阅读MMC相关代码就必须要看这两个目录。在drivers/mmc目录下分别有三个子目录，其将对应接下来要讲的MMC的体系结构。这三个子目录分别为：
  8.  card
  9.  core
  10.  host
  11. 它们的内容后面讲到体系结构时自然就明了了。
  12.  现在来说说MMC的体系结构，其分为三层

  14.         /dev下设备文件访问MMC/SD/SDIO
  15. 用户空间              |
  16. ---------------------|-----------------------------------------------------
  17. 内核空间             \ /
  18.          MMC Card层(对应具体的设备驱动，如MMC/SD卡块设备驱动，SDIO UART)
  19.                      |
  20.                     \ /
  21.           MMC core层(为上次设备驱动实现提供操作接口，和下层host注册提供机制)
  22.                      |
  23.                     \ /
  24.            Host层(具体MMC/SD/SDIO控制器驱动层。如S3C2440 MMC/SD控制器驱动)
  25.                      |
  26.                     \ /
  27. -----------------------------------------------------------------------------
  28.                     硬件层

  30. 对于我们来说，编写MMC/SD卡相关驱动主要涉及的就是Host层，其余层不用考虑。对于SDIO设备除了Host层以外，还有可能要编写MMC Card层的设备驱动。

  32. 编写Host层驱动，主要是填充mmc_host结构体相关内容和实现mmc_host_ops结构体中的函数。最后调用mmc_add_host向 MMC core注册host驱动。可以参考S3C24XX的HOST驱动程序(drivers/mmc/host/s3cmci.c,s3cmci.h),上层 MMC Core主要调用mmc_host_ops中的函数来实现与硬件交互。如下是mmc_host_ops结构体里面的函数：
  33.   struct mmc_host_ops {
  34.     /*使能和禁止HOST控制器*/
  35.     int (*enable)(struct mmc_host *host);
  36.     int (*disable)(struct mmc_host *host, int lazy);
  37.    
  38.         /*这个是关键的函数，所有对MMC/SD的操作，包括发命令和读数据，都通过该接口来实现，所以实现该接口时要处理是命令还是数据操作，另外要考虑是否使用DMA来进行数据传输。*/
  39.     void (*request)(struct mmc_host *host, struct mmc_request *req);

  41.         /*用来设置MMC/SD的时钟，电压等操作*/
  42.     void (*set_ios)(struct mmc_host *host, struct mmc_ios *ios);

  44.         /*检查MMC/SD是否写保护了*/
  45.     int (*get_ro)(struct mmc_host *host);

  47.         /*检查mmc/sd的插入和拔出*/
  48.     int (*get_cd)(struct mmc_host *host);

  50.     void (*enable_sdio_irq)(struct mmc_host *host, int enable);

  52.     /* optional callback for HC quirks */
  53.     void (*init_card)(struct mmc_host *host, struct mmc_card *card);
  54. };


  57. 博客http://blog.chinaunix.net/u3/101649/showart.php?id=2232724对S3C2440的HOST驱动进行了详细的分析。

  59. 接下来说说MMC Core层。
  60. 该层主要实现了几个结构体函数指针，用来构建整个MMC设备驱动模型。它们是：
  61. struct bus_type mmc_bus_type /*mmc总线，用来管理sd/mmc卡设备和驱动*/
  62. struct mmc_bus_ops mmc_ops /*MMC卡总线操作函数，主要是在电源管理方面*/
  63. struct mmc_bus_ops mmc_sd_op /*SD卡总线操作函数，主要是在电源管理方面*/
  64. struct mmc_bus_ops mmc_sdio_ops /*SDIO总线操作函数，主要是在电源管理方面*/
  65. struct bus_type sdio_bus_type /*SDIO另外定义了一条总线*/

  67. core.c文件中实现了几个关键的函数，用来提供给上层MMC Card调用和对SD/MMC卡的侦测函数以及初始化。

  69. 供给上层MMC Card调用主要有：
  70. void mmc_wait_for_req(struct mmc_host *host, struct mmc_request *mrq);
  71. int mmc_wait_for_cmd(struct mmc_host *host, struct mmc_command *cmd, int retries);
  72. mmc card层就是通过这些函数来操作mmc/sd卡。而这些函数最终调用的是mmc_host_ops 结构体中的request函数来进行具体的操作。

  74. 对SD/MMC卡的侦测函数以及初始化，主要实现在
  75. void mmc_rescan(struct work_struct *work)；
  76. 函数中。
  77. host层在调用mmc_add_host时会引发该函数的调用，侦测/初始化顺序为：
  78.   先SDIO接口
  79.   /*
  80.      * First we search for SDIO...
  81.      */
  82.     err = mmc_send_io_op_cond(host, 0, &ocr);
  83.     if (!err) {
  84.         if (mmc_attach_sdio(host, ocr)) {
  85.    ...

  87. 在SD:
  88.   /*
  89.      * ...then normal SD...
  90.      */
  91.     err = mmc_send_app_op_cond(host, 0, &ocr);
  92.     if (!err) {
  93.         if (mmc_attach_sd(host, ocr))

  95. 最后是MMC：
  96.  /*
  97.      * ...and finally MMC.
  98.      */
  99.     err = mmc_send_op_cond(host, 0, &ocr);
  100.     if (!err) {
  101.         if (mmc_attach_mmc(host, ocr))

  103. 其中mmc_attach_xxx函数就是用来完成侦测和初始化的，选择相应的总线操作函数，并产生struct mmc_card结构体，并填充其内容，最后注册一个mmc_card(代表着一个设备)，并在注册中由mmc_bus_type结构体的match和 probe函数来查找到适合该设备的驱动(这个又牵涉到设备驱动模型，可以查看设备驱动模型相关内容，了解设备和驱动匹配的过程)，这里将匹配到mmc card层的MMC_Block(MMC块设备驱动程序，由 struct mmc_driver代表)。在完成设备侦测和初始化以后，以后的操作就是mmc card层中相关的设备驱动程序发出的了。


  106. 再说说MMC card层，该层主要实现具体的设备驱动程序，如MMC块设备驱动程序，通过mmc_register_driver注册。如果是SDIO就有可能是其它字符设备驱动程序了，其通过调用sdio_register_driver来注册设备驱动。

  108. 总体概括来说：
  109. host层提供驱动相关MMC/SD/SDIO控制器的功能。
  110. Core层提供了具体MMC/SD/SDIO设备侦测和初始化功能，以及电源管理方面的内容和通用的操作功能。
  111. Card为实现具体的设备驱动层。
  112. 这样的分层结构在Linux设备驱动中非常常见，如I2C,SPI等都提供了这样的驱动模型。


  115. 最后简单说说SDIO相关部分。在core层注册了新的sdio_bus_type总线，并且定义了新的sdio_driver来代表sdio设备驱动，并定义了struct sdio_func来代表设备。所以在SDIO设备除了struct mmc_card来代表设备以外，还有struct sdio_func来代表具体功能设备。所以在mmc_attach_sdio函数中除了注册mmc_card以外，还注册了sdio_func。具体代码如下：
  116. int mmc_attach_sdio(struct mmc_host *host, u32 ocr)
  117. {
  118.    ....
  119.   /*
  120.      * First add the card to the driver model...
  121.      */
  122.     err = mmc_add_card(host->card);
  123.     if (err)
  124.         goto remove_added;

  126.     /*
  127.      * ...then the SDIO functions.
  128.      */
  129.     for (i = 0;i < funcs;i++) {
  130.         err = sdio_add_func(host->card->sdio_func[i]);
  131.         if (err)
  132.             goto remove_added;
  133.     }
  134.     ....
  135. }
  136. 所以它除了调用mmc_bus_type结构体的match和probe函数来查找到适合该设备的驱动外，也调用sdio_bus_type结构体的match和probe函数来查找到适合该设备的驱动。

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