深度解析Linux MMC子系统

2.6 卡识别与初始化流程

卡的识别和初始化是一个复杂的过程，包含多个阶段：

初始化阶段详解：

2.7 关键 API 详解

2.7.1 主机控制器管理

2.7.2 命令和数据传输

2.7.3 卡管理

2.7.4 电源和时钟管理

三、core 层核心代码详解

3.1 core/core.c - 核心功能实现

3.1.1 命令发送流程

intmmc_wait_for_req(struct mmc_host *host, struct mmc_request *mrq){int ret;    mrq->done = mmc_wait_done;  // 设置完成回调/* 发送请求 */    mmc_start_request(host, mrq);/* 等待完成（可中断） */    wait_event_interruptible(host->wq, mrq->completed);    ret = mrq->error;return ret;}staticvoidmmc_start_request(struct mmc_host *host, struct mmc_request *mrq){structmmc_queue *mq = host->mq;/* 设置请求的主机和卡 */    mrq->host = host;    mrq->card = host->card;/* 调用主机驱动的请求函数 */if (host->ops->request) {        host->ops->request(host, mrq);    }}

3.1.2 卡识别流程

intmmc_attach_mmc(struct mmc_host *host){structmmc_card *card;int err;/* 分配卡结构体 */    card = mmc_alloc_card(host);if (!card)return -ENOMEM;/* 发送CMD0复位 */    err = mmc_send_cmd(host, MMC_CMD_GO_IDLE_STATE, 0, MMC_RSP_NONE);if (err)goto err;/* 发送CMD1直到卡就绪 */for (i = 0; i < MMC_MAX_OP_COND_RETRIES; i++) {        err = mmc_send_cmd(host, MMC_CMD_SEND_OP_COND, ocr, MMC_RSP_R3);if (!(err & MMC_CARD_BUSY))break;        msleep(10);    }/* 获取CID */    err = mmc_send_cmd(host, MMC_CMD_ALL_SEND_CID, 0, MMC_RSP_R2);if (err)goto err;/* 获取RCA */    err = mmc_send_cmd(host, MMC_CMD_SEND_REL_ADDR, 0, MMC_RSP_R6);if (err)goto err;/* 获取CSD */    err = mmc_send_cmd(host, MMC_CMD_SEND_CSD, card->rca << 16, MMC_RSP_R2);if (err)goto err;/* 选择卡 */    err = mmc_send_cmd(host, MMC_CMD_SELECT_CARD, card->rca << 16, MMC_RSP_R1B);if (err)goto err;/* 完成初始化 */    mmc_attach_card(host, card);return0;err:    mmc_free_card(card);return err;}

3.2 core/block.c - 块设备接口

3.2.1 请求处理

staticblk_status_tmmc_blk_issue_rq(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,const struct blk_mq_queue_data *bd){structrequest *req = bd->rq;structmmc_queue *mq = hctx->queue->queuedata;structmmc_card *card = mq->card;structmmc_blk_request *brq;/* 分配请求 */    brq = mmc_blk_get_request(mq);if (!brq)return BLK_STS_RESOURCE;/* 设置请求参数 */    brq->mrq.cmd->opcode = rq_data_dir(req) == READ ?        MMC_CMD_READ_MULTIPLE_BLOCK : MMC_CMD_WRITE_MULTIPLE_BLOCK;    brq->mrq.cmd->arg = blk_rq_pos(req) * 512;    brq->mrq.data->blksz = 512;    brq->mrq.data->blocks = blk_rq_sectors(req);    brq->mrq.data->flags = rq_data_dir(req) == READ ?        MMC_DATA_READ : MMC_DATA_WRITE;/* 映射SG列表 */    brq->mrq.data->sg = blk_rq_sg(req);    brq->mrq.data->sg_len = blk_rq_sg_nents(req);/* 发送请求 */    mmc_start_request(card->host, &brq->mrq);return BLK_STS_OK;}

3.2.2 请求完成

voidmmc_blk_complete_rq(struct mmc_request *mrq){structmmc_blk_request *brq = container_of(mrq, structmmc_blk_request, mrq);structrequest *req = brq->req;/* 设置完成状态 */if (mrq->error) {        blk_mq_end_request(req, BLK_STS_IOERR);    } else {        blk_mq_end_request(req, BLK_STS_OK);    }/* 释放请求 */    mmc_blk_put_request(brq);}

3.3 core/host.c - 主机控制器管理

3.3.1 主机分配和注册

struct mmc_host *mmc_alloc_host(int extra, struct device *parent){structmmc_host *host;size_t size;/* 计算所需内存大小 */    size = sizeof(struct mmc_host) + extra;/* 分配并清零内存 */    host = kzalloc(size, GFP_KERNEL);if (!host)returnNULL;/* 初始化设备 */    host->parent = parent;    device_initialize(&host->class_dev);    host->class_dev.parent = parent;/* 初始化工作队列 */    INIT_DELAYED_WORK(&host->detect, mmc_rescan);/* 初始化定时器 */    setup_timer(&host->watchdog_timer, mmc_watchdog_timer, (unsignedlong)host);return host;}intmmc_add_host(struct mmc_host *host){int err;/* 设置默认时钟范围 */if (!host->f_min)        host->f_min = MMC_MIN_FREQ;if (!host->f_max)        host->f_max = MMC_MAX_FREQ;/* 注册类设备 */    err = device_add(&host->class_dev);if (err)return err;/* 启动卡检测 */    schedule_delayed_work(&host->detect, 0);return0;}

3.4 core/bus.c - 总线驱动

3.4.1 设备匹配和探测

staticintmmc_bus_match(struct device *dev, struct device_driver *drv){structmmc_card *card = mmc_dev_to_card(dev);structmmc_driver *drv = to_mmc_driver(drv);/* 检查驱动是否支持此卡类型 */if (drv->id_table) {conststructmmc_device_id *id;for (id = drv->id_table; id->name[0]; id++) {if (!strcmp(id->name, mmc_card_name(card)))return1;        }    }return0;}staticintmmc_bus_probe(struct device *dev){structmmc_card *card = mmc_dev_to_card(dev);structmmc_driver *drv = to_mmc_driver(dev->driver);if (drv->probe)return drv->probe(card);return0;}staticstructbus_typemmc_bus_type = {    .name       = "mmc",    .match      = mmc_bus_match,    .probe      = mmc_bus_probe,    .remove     = mmc_bus_remove,};

四、主机驱动开发详解

4.1 DesignWare MMC 控制器驱动

DesignWare MMC 控制器是一种通用的 MMC/SD/SDIO 控制器，被许多芯片厂商使用。

4.1.1 驱动结构

structdw_mci {structmmc_host   *mmc;// MMC 主机structdevice     *dev;// 设备void __iomem     *regs;          // 寄存器基地址int              irq;            // 中断号/* 时钟 */structclk       *ciu_clk;// 控制器时钟structclk       *biu_clk;// 总线接口时钟structclk       *sample_clk;// 采样时钟/* DMA */structdma_chan  *dma_rx;// 接收 DMA 通道structdma_chan  *dma_tx;// 发送 DMA 通道/* 请求处理 */structmmc_request *mrq;// 当前请求structmmc_request *pending_mrq;// 挂起请求/* 状态 */unsignedint     cur_slot;        // 当前槽位bool            pending;          // 是否有挂起请求/* 锁 */spinlock_t       lock;            // 自旋锁/* 私有数据 */conststructdw_mci_drv_data *drv_data;};

4.1.2 平台驱动注册

staticconststructof_device_iddw_mci_rockchip_match[] = {    { .compatible = "rockchip,rk3568-dw-mshc",      .data = &rockchip_drv_data },    { .compatible = "rockchip,rk3588-dw-mshc",      .data = &rockchip_drv_data },    { }};MODULE_DEVICE_TABLE(of, dw_mci_rockchip_match);staticstructplatform_driverdw_mci_rockchip_pltfm_driver = {    .probe      = dw_mci_pltfm_register,    .remove     = dw_mci_pltfm_remove,    .driver     = {        .name       = "dwmmc_rockchip",        .probe_type = PROBE_PREFER_ASYNCHRONOUS,        .of_match_table = dw_mci_rockchip_match,        .pm     = &dw_mci_rockchip_dev_pm_ops,    },};module_platform_driver(dw_mci_rockchip_pltfm_driver);

4.1.3 Probe 函数

staticintdw_mci_pltfm_register(struct platform_device *pdev){structdw_mci *host;structresource *res;int err;/* 分配主机结构 */    host = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*host), GFP_KERNEL);if (!host)return -ENOMEM;/* 获取寄存器地址 */    res = platform_get_resource_byname(pdev, IORESOURCE_MEM, "dwmmc");    host->regs = devm_ioremap_resource(&pdev->dev, res);if (IS_ERR(host->regs))return PTR_ERR(host->regs);/* 获取中断 */    host->irq = platform_get_irq(pdev, 0);if (host->irq < 0)return host->irq;/* 获取时钟 */    host->ciu_clk = devm_clk_get(&pdev->dev, "ciu");    host->biu_clk = devm_clk_get(&pdev->dev, "biu");/* 初始化 MMC 主机 */    host->mmc = mmc_alloc_host(sizeof(struct dw_mci_slot), &pdev->dev);if (!host->mmc)return -ENOMEM;/* 设置主机操作函数 */    host->mmc->ops = &dw_mci_ops;/* 设置能力标志 */    host->mmc->caps = MMC_CAP_4_BIT_DATA | MMC_CAP_8_BIT_DATA |                      MMC_CAP_SD_HIGHSPEED | MMC_CAP_MMC_HIGHSPEED;/* 注册中断 */    err = devm_request_irq(&pdev->dev, host->irq, dw_mci_interrupt,                           IRQF_SHARED, "dwmmc", host);if (err)return err;/* 添加主机到系统 */    err = mmc_add_host(host->mmc);if (err)return err;    platform_set_drvdata(pdev, host);return0;}

4.1.4 请求处理

staticvoiddw_mci_request(struct mmc_host *mmc, struct mmc_request *mrq){structdw_mci *host = mmc_priv(mmc);unsignedlong flags;    spin_lock_irqsave(&host->lock, flags);/* 如果当前有请求在处理，加入pending队列 */if (host->cur_slot) {        host->pending = true;        host->pending_mrq = mrq;        spin_unlock_irqrestore(&host->lock, flags);return;    }/* 开始处理请求 */    dw_mci_start_request(host, mrq);    spin_unlock_irqrestore(&host->lock, flags);}staticvoiddw_mci_start_request(struct dw_mci *host, struct mmc_request *mrq){structmmc_command *cmd = mrq->cmd;structmmc_data *data = mrq->data;/* 保存当前请求 */    host->mrq = mrq;/* 设置命令 */    dw_mci_set_cmd(host, cmd);/* 如果有数据传输 */if (data) {/* 配置DMA */        dw_mci_prep_dma(host, data);/* 使能DMA */        dw_mci_enable_dma(host);    }/* 发送命令 */    dw_mci_send_cmd(host);}

4.1.5 中断处理

staticirqreturn_tdw_mci_interrupt(int irq, void *dev_id){structdw_mci *host = dev_id;    u32 status;/* 读取中断状态 */    status = dw_mci_readl(host, DW_MCI_STATUS);/* 清除中断 */    dw_mci_writel(host, status, DW_MCI_STATUS);/* 检查命令完成 */if (status & DW_MCI_INT_CMD_DONE) {        dw_mci_cmd_complete(host);    }/* 检查数据完成 */if (status & DW_MCI_INT_DATA_DONE) {        dw_mci_data_complete(host);    }/* 检查错误 */if (status & DW_MCI_INT_ERROR) {        dw_mci_error(host, status);    }return IRQ_HANDLED;}staticvoiddw_mci_cmd_complete(struct dw_mci *host){structmmc_request *mrq = host->mrq;structmmc_command *cmd = mrq->cmd;/* 读取响应 */    cmd->resp[0] = dw_mci_readl(host, DW_MCI_RESPONSE0);    cmd->resp[1] = dw_mci_readl(host, DW_MCI_RESPONSE1);    cmd->resp[2] = dw_mci_readl(host, DW_MCI_RESPONSE2);    cmd->resp[3] = dw_mci_readl(host, DW_MCI_RESPONSE3);/* 如果没有数据传输，完成请求 */if (!mrq->data) {        dw_mci_request_complete(host);    }}staticvoiddw_mci_request_complete(struct dw_mci *host){structmmc_request *mrq = host->mrq;/* 调用完成回调 */if (mrq->done)        mrq->done(mrq);/* 检查pending请求 */if (host->pending) {        host->pending = false;        dw_mci_start_request(host, host->pending_mrq);    } else {        host->cur_slot = 0;    }}

4.2 主机操作函数集