从 Linux MMC 到 Windows SD:一张三层驱动栈地图

一、为什么有 Linux 背景的工程师需要这篇

前面的文章已经把 Linux MMC 子系统从头到尾走了一遍——从 mmc_host 的 struct sdhci_host 到 mmc_card 的 ext_csd[512]，从 _mmc_suspend 的三层防线到 mmc_blk_part_switch 的分区切换。如果你已经消化了那些内容，你对 MMC 子系统的理解已经有了一个完整的参考系。

现在进入 Windows 侧，这篇不会从零开始讲 SD 协议，而是以 Linux MMC 三层模型为对照，逐层映射到 Windows 侧，让你用已有的知识锚点快速建立 Windows SD 栈的认知。

二、三层架构对比：Linux vs Windows

两个 OS 都把 SD 栈分成三层，但划分的边界和职责不同：

核心差异

Linux 的 mmc_core 是内核内的一个中间层模块，代码公开，你可以直接修改 mmc_ops.c 或 block.c。Windows 的 sdbus.sys 是微软提供的闭源总线驱动，你无法修改它的协议状态机，只能通过它暴露的接口（WDF request、IOCTL、回调）与之交互。

Linux 的 port/host 驱动是一个内核模块（sdhci.ko），你写 struct sdhci_ops 填充回调即可。Windows 的 sdhc.sys 也是微软提供的端口驱动，你在它之下写 miniport 或直接替换整个 port driver。

三、sdhc.sys：端口的寄存器操作者

sdhc.sys 在 Windows SD 栈中的角色等价于 Linux 的 sdhci.c——它负责 SD Host Controller 标准寄存器（偏移 0x00–0xFE）的读写、中断处理和 DMA 传输。

寄存器映射

SD Host Controller Spec 定义的标准寄存器布局，sdhc.sys 每一组都有对应操作：

在 Linux 侧你通过 sdhci_readw(host, SDHCI_INT_STATUS) 读中断状态——在 Windows 侧 sdhc.sys 替你做了完全一样的寄存器操作，然后把中断事件通过 WDF interrupt 对象向上层报告。

中断处理对比

// Linux: sdhci.c 的中断处理（你写 sdhci_ops 回调即可）
static irqreturn_t sdhci_irq(int irq, void *dev_id)
{
    struct sdhci_host *host = dev_id;
    u16 mask = sdhci_readw(host, SDHCI_INT_STATUS);
    if (mask & SDHCI_INT_CMD_COMPLETE)
        sdhci_finish_command(host);
    if (mask & SDHCI_INT_TRANS_COMPLETE)
        sdhci_finish_data(host);
    return IRQ_HANDLED;
}

// Windows: sdhc.sys 的等价逻辑（你在 miniport 层不可见）
// sdhc.sys 内部 ISR:
BOOLEAN SdhcIsr(PKINTERRUPT Interrupt, PVOID Context) {
    UCHAR status = READ_REGISTER_UCHAR(regs + SDHC_NORMAL_INT_STATUS);
    if (status & TRANSFER_COMPLETE) {
        WRITE_REGISTER_UCHAR(regs + SDHC_NORMAL_INT_STATUS, TRANSFER_COMPLETE);
        // 通过 WDFREQUEST 向上层 sdbus.sys 报告完成
        WdfRequestComplete(/* 对应的 request */, STATUS_SUCCESS);
    }
    return TRUE;
}

关键差异

Linux 的 sdhci_irq 是你的代码，你可以加打印、改逻辑。Windows 的 SdhcIsr 是微软的，你只能通过 WDFREQUEST 的 completion 拿到结果。调试时 Linux 用 printk 看中断状态，Windows 用 !wdfkd.wdfinterrupts 看中断计数。

四、sdbus.sys：协议状态机的拥有者

sdbus.sys 是 Windows SD 栈的"大脑"。它的职责等价于 Linux mmc_core 中 mmc.c + mmc_ops.c + sd_ops.c 的总和——管理卡的生命周期：插入检测 → 初始化 → 枚举功能 → 数据传输 → 移除。

初始化状态机

从卡插入到就绪，sdbus.sys 的协议状态机走以下状态（与 SD Spec §A2 状态图一致）：

与 Linux 对比：
- Linux 的开源代码 mmc_rescan → mmc_init_card → mmc_sd_init_card 走完全相同的序列，你可以加 dev_info 看每一步
- Windows 的 sdbus.sys 走同样的序列，但你是旁观者——你只能在 miniport 层通过 sdhc.sys 看到寄存器读写，看不到 sdbus.sys 的状态跃迁

SDIO vs SD Memory 的分叉

这是 sdbus.sys 最关键的一个判断点。SD 卡和 SDIO 卡在物理上共用相同的接口，但初始化路径在 CMD5/CMD8 之后分叉：

Linux 侧这个分叉在 mmc_rescan → mmc_attach_sd / mmc_attach_sdio 中完成。Windows 侧 sdbus.sys 内部做同样的决策，但你的 SDIO function driver 看不到这个过程——它只在被加载时拿到一个已经初始化好的 Function Context。

五、sdstor.sys：从 SD 卡到磁盘

sdstor.sys 等价于 Linux 的 mmc_block.c——它把 SD Memory 卡呈现为 Windows 的磁盘设备（\Device\HarddiskX），让文件系统可以 mount。

数据路径：

NTFS.sys
  → IRP_MJ_READ/WRITE
    → disk.sys（磁盘类驱动）
      → sdstor.sys（SD 存储功能驱动）
        → WDFREQUEST → sdbus.sys（协议封装为 SD 命令）
          → WDFREQUEST → sdhc.sys（SD 命令编码为寄存器写）
            → SD Host Controller 寄存器

Linux 侧等价路径：

ext4
  → submit_bio
    → mmc_queue → mmc_blk_issue_rq
      → mmc_start_request
        → sdhci_send_command → sdhci_writew(reg, SDHCI_COMMAND)

六、调试手段对比

七、工程总结

Windows SD 栈的层次映射到 Linux 是正交的

Linux 的核心价值在 mmc_core（可修改），Windows 的核心价值在 sdbus.sys（不可修改但可靠）。写 Windows SD 驱动的心态不是"我把协议实现一遍"，而是"我在微软的协议实现之上加硬件适配"。