關于linux mmc/sd驅動程序架構

今天花了時間簡單看了mmc/sd部門內容和代碼，我覺得形式上，這個部分和i2c非常相似系統也是分成core層，host層（對應i2c的adapter），設備層如果這樣講，那么core層主要功能應該是提供host注冊，總線注冊，設備注冊的幾個方法以及所謂sdio總線接口的算法了。host層已經是注冊一個platform設備，其中應該提供主要sdio接口算法的實現。設備層，應該是提供幾個公司1）注冊塊設備，映射到/dev下面的設備節點 2）應該還有設備其他信息。當然，也有很多和i2c不一樣的地方，就是必須支持動態掃描卡設備的方法，而i2c是靠i2c地址制定的。


有關MMC/SD/SDIO相關的知識這里就不多講了，請參考相關資料。這里主要涉及Linux下MMC相關內容。
內核版本(2.6.36)
首先說一下Linux相關MMC的代碼分布，主要有兩個目錄，一個頭文件目錄和一個源代碼目錄。
分別位置如下：
include/linux/mmc
drivers/mmc
要閱讀MMC相關代碼就必須要看這兩個目錄。在drivers/mmc目錄下分別有三個子目錄，其將對應接下來要講的MMC的體系結構。這三個子目錄分別為：
?card
?core
?host
它們的內容后面講到體系結構時自然就明了了。
?現在來說說MMC的體系結構，其分為三層
??????? /dev下設備文件訪問MMC/SD/SDIO
用戶空間???????????? |
---------------------|-----------------------------------------------------
內核空間??????????? \ /
???????? MMC Card層(對應具體的設備驅動，如MMC/SD卡塊設備驅動，SDIO UART)
???????????????????? |
??????????????????? \ /
????????? MMC core層(為上次設備驅動實現提供操作接口，和下層host注冊提供機制)
???????????????????? |
??????????????????? \ /
?????????? Host層(具體MMC/SD/SDIO控制器驅動層。如S3C2440 MMC/SD控制器驅動)
???????????????????? |
??????????????????? \ /
-----------------------------------------------------------------------------
??????????????????? 硬件層
對于我們來說，編寫MMC/SD卡相關驅動主要涉及的就是Host層，其余層不用考慮。對于SDIO設備除了Host層以外，還有可能要編寫MMC Card層的設備驅動。
編寫Host層驅動，主要是填充mmc_host結構體相關內容和實現mmc_host_ops結構體中的函數。最后調用mmc_add_host向MMC core注冊host驅動。可以參考S3C24XX的HOST驅動程序(drivers/mmc/host/s3cmci.c,s3cmci.h),上層MMC Core主要調用mmc_host_ops中的函數來實現與硬件交互。如下是mmc_host_ops結構體里面的函數：
? struct mmc_host_ops {
??? /*使能和禁止HOST控制器*/
??? int (*enable)(struct mmc_host *host);
??? int (*disable)(struct mmc_host *host, int lazy);
?? ?
??????? /*這個是關鍵的函數，所有對MMC/SD的操作，包括發命令和讀數據，都通過該接口來實現，所以實現該接口時要處理是命令還是數據操作，另外要考慮是否使用DMA來進行數據傳輸。*/
??? void??? (*request)(struct mmc_host *host, struct mmc_request *req);
??????? /*用來設置MMC/SD的時鐘，電壓等操作*/
??? void??? (*set_ios)(struct mmc_host *host, struct mmc_ios *ios);
??????? /*檢查MMC/SD是否寫保護了*/
??? int??? (*get_ro)(struct mmc_host *host);
??????? /*檢查mmc/sd的插入和拔出*/
??? int??? (*get_cd)(struct mmc_host *host);
??? void??? (*enable_sdio_irq)(struct mmc_host *host, int enable);
??? /* optional callback for HC quirks */
??? void??? (*init_card)(struct mmc_host *host, struct mmc_card *card);
};


接下來說說MMC Core層。
該層主要實現了幾個結構體函數指針，用來構建整個MMC設備驅動模型。它們是：
struct bus_type mmc_bus_type? /*mmc總線，用來管理sd/mmc卡設備和驅動*/
struct mmc_bus_ops mmc_ops??? /*MMC卡總線操作函數，主要是在電源管理方面*/
struct mmc_bus_ops mmc_sd_op? /*SD卡總線操作函數，主要是在電源管理方面*/
struct mmc_bus_ops mmc_sdio_ops? /*SDIO總線操作函數，主要是在電源管理方面*/
struct bus_type sdio_bus_type? /*SDIO另外定義了一條總線*/
core.c文件中實現了幾個關鍵的函數，用來提供給上層MMC Card調用和對SD/MMC卡的偵測函數以及初始化。
供給上層MMC Card調用主要有：
void mmc_wait_for_req(struct mmc_host *host, struct mmc_request *mrq);
int mmc_wait_for_cmd(struct mmc_host *host, struct mmc_command *cmd, int retries);
mmc card層就是通過這些函數來操作mmc/sd卡。而這些函數最終調用的是mmc_host_ops 結構體中的request函數來進行具體的操作。
對SD/MMC卡的偵測函數以及初始化，主要實現在
void mmc_rescan(struct work_struct *work)；
函數中。
host層在調用mmc_add_host時會引發該函數的調用，偵測/初始化順序為：
? 先SDIO接口
? /*
???? * First we search for SDIO...
???? */
??? err = mmc_send_io_op_cond(host, 0, &ocr);
??? if (!err) {
??????? if (mmc_attach_sdio(host, ocr)) {
?? ...
在SD:
? /*
???? * ...then normal SD...
???? */
??? err = mmc_send_app_op_cond(host, 0, &ocr);
??? if (!err) {
??????? if (mmc_attach_sd(host, ocr))
最后是MMC：
?/*
???? * ...and finally MMC.
???? */
??? err = mmc_send_op_cond(host, 0, &ocr);
??? if (!err) {
??????? if (mmc_attach_mmc(host, ocr))
其中mmc_attach_xxx函數就是用來完成偵測和初始化的，選擇相應的總線操作函數，并產生struct mmc_card結構體，并填充其內容，最后注冊一個mmc_card(代表著一個設備)，并在注冊中由mmc_bus_type結構體的match和probe函數來查找到適合該設備的驅動(這個又牽涉到設備驅動模型，可以查看設備驅動模型相關內容，了解設備和驅動匹配的過程)，這里將匹配到mmc card層的MMC_Block(MMC塊設備驅動程序，由 struct mmc_driver代表)。在完成設備偵測和初始化以后，以后的操作就是mmc card層中相關的設備驅動程序發出的了。

再說說MMC card層，該層主要實現具體的設備驅動程序，如MMC塊設備驅動程序，通過mmc_register_driver注冊。如果是SDIO就有可能是其它字符設備驅動程序了，其通過調用sdio_register_driver來注冊設備驅動。
總體概括來說：
host層提供驅動相關MMC/SD/SDIO控制器的功能。
Core層提供了具體MMC/SD/SDIO設備偵測和初始化功能，以及電源管理方面的內容和通用的操作功能。
Card為實現具體的設備驅動層。
這樣的分層結構在Linux設備驅動中非常常見，如I2C,SPI等都提供了這樣的驅動模型。

最后簡單說說SDIO相關部分。在core層注冊了新的sdio_bus_type總線，并且定義了新的sdio_driver來代表sdio設備驅動，并定義了struct sdio_func來代表設備。所以在SDIO設備除了struct mmc_card來代表設備以外，還有struct sdio_func來代表具體功能設備。所以在mmc_attach_sdio函數中除了注冊mmc_card以外，還注冊了sdio_func。具體代碼如下：
int mmc_attach_sdio(struct mmc_host *host, u32 ocr)
{
?? ....
? /*
???? * First add the card to the driver model...
???? */
??? err = mmc_add_card(host->card);
??? if (err)
??????? goto remove_added;
??? /*
???? * ...then the SDIO functions.
???? */
??? for (i = 0;i < funcs;i++) {
??????? err = sdio_add_func(host->card->sdio_func[i]);
??????? if (err)
??????????? goto remove_added;
??? }
??? ....
}
所以它除了調用mmc_bus_type結構體的match和probe函數來查找到適合該設備的驅動外，也調用sdio_bus_type結構體的match和probe函數來查找到適合該設備的驅動。?


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