Linux SD/MMC/SDIO驅動分析

一、SD/MMC/SDIO概念區分

SD（SecureDigital）與 MMC（MultimediaCard）

SD 是一種 flash memory card 的標準，也就是一般常見的 SD 記憶卡，而 MMC 則是較早的一種記憶卡標準，目前已經被 SD 標準所取代。在維基百科上有相當詳細的 SD/MMC 規格說明：[http://zh.wikipedia.org/wiki/Secure_Digital]。

SDIO（SecureDigital I/O）

SDIO 是目前我們比較關心的技術，SDIO 故名思義，就是 SD 的 I/O 接口（interface）的意思，不過這樣解釋可能還有點抽像。更具體的說明，SD 本來是記憶卡的標準，但是現在也可以把 SD 拿來插上一些外圍接口使用，這樣的技術便是 SDIO。

所以 SDIO 本身是一種相當單純的技術，透過 SD 的 I/O 接腳來連接外部外圍，並且透過 SD 上的 I/O 數據接位與這些外圍傳輸數據，而且 SD 協會會員也推出很完整的 SDIO stack 驅動程序，使得 SDIO 外圍（我們稱為 SDIO 卡）的開發與應用變得相當熱門。

現在已經有非常多的手機或是手持裝置都支持 SDIO 的功能（SD 標準原本就是針對 mobile device 而制定），而且許多 SDIO 外圍也都被開發出來，讓手機外接外圍更加容易，並且開發上更有彈性（不需要內建外圍）。目前常見的 SDIO 外圍（SDIO 卡）有：

　　· Wi-Fi card（無線網絡卡） 

　　· CMOS sensor card（照相模塊） 

　　· GPS card 

　　· GSM/GPRS modem card 

　　· Bluetooth card 

　　·  Radio/TV card（很好玩）

SDIO 的應用將是未來嵌入式系統最重要的接口技術之一，並且也會取代目前 GPIO 式的 SPI 接口。

SD/SDIO 的傳輸模式

SD 傳輸模式有以下 3 種：

　　· SPI mode（required） 

　　· 1-bit mode 

　　·  4-bit mode

SDIO 同樣也支持以上 3 種傳輸模式。依據 SD 標準，所有的 SD（記憶卡）與 SDIO（外圍）都必須支持 SPI mode，因此 SPI mode 是「required」。此外，早期的 MMC 卡（使用 SPI 傳輸）也能接到 SD 插糟（SD slot），並且使用 SPI mode 或 1-bit mode 來讀取。

Secure digital I/Ocard，pin out

SD 的 MMCMode

SD 也能讀取 MMC 內存，雖然 MMC 標準上提到，MMC 內存不見得要支持 SPI mode（但是一定要支持 1-bit mode），但是市面上能看到的 MMC 卡其實都有支持 SPI mode。因此，我們可以把 SD 設定成 SPI mode 的傳輸方式來讀取 MMC 記憶卡。

SD 的 MMC Mode 就是用來讀取 MMC 卡的一種傳輸模式。不過，SD 的 MMC Mode 雖然也是使用 SPI mode，但其物理特性仍是有差異的：

　　· MMC 的 SPI mode 最大傳輸速率為 20 Mbit/s； 

　　· SD 的 SPI mode 最大傳輸速率為 25 Mbit/s。

為避免混淆，有時也用 SPI/MMC mode 與 SPI/SD mode 的寫法來做清楚區別

參考網站：https://www.sdcard.org/developers/overview/capacity/

              http://www.interfacebus.com/Secure_Digital_IO_Card_Pinout.html

 

二、MMC子系統介紹

MMC代碼分布

MMC子系統代碼主要在drivers/mmc目錄下，共有三個目錄：

         Card：存放快閃記憶體卡(塊設備)的相關驅動，如MMC/SD卡設備驅動，SDIOUART；

         Host：針對不同主機端的SDHC、MMC控制器的驅動，這部分需要由驅動工程師來完成；

         Core：整個MMC的核心層，這部分完成不同協議和規範的實現，為host層和設備驅動層提供接口函數。

MMC子系統框架

 

Linux MMC子系統主要分成三個部分：

　　MMC核心層：完成不同協議和規範的實現，為host層和設備驅動層提供接口函數。MMC核心層由三個部分組成：MMC，SD和SDIO，分別為三類設備驅動提供接口函數；

　　Host 驅動層：針對不同主機端的SDHC、MMC控制器的驅動；

　　Client 驅動層：針對不同客戶端的設備驅動程序。如SD卡、T-flash卡、SDIO接口的GPS和wi-fi等設備驅動。

 

三、SD 總線協議

SD總線通信是基於指令和數據比特流，起始位開始和停止位結束。SD總線通信有三個元素：

　　Command：由host發送到卡設備，使用CMD線發送；

　　Response：從card端發送到host端，作為對前一個CMD的相應，通過CMD線發送；

　　Data：即能從host傳輸到card，也能從card傳輸到host，通過data線傳輸。

Commands

以下是四種用於控制卡設備的指令類型，每個command都是固定的48位長度：

　　1、broadcast commands(bc)， no response：廣播類型的指令，不需要有響應;

　　2、broadcast commands with response(bcr)：廣播類型的指令且需要響應;

　　3、addressed(point-to-point) commands(ac)：由HOST發送到指定的卡設備，沒有數據的傳輸;

　　4、address(point-to-point) data transfercommands(adtc)：由HOST發送到指定的卡設備且伴隨有數據傳輸。

指令格式：

Card register

幾個主要的寄存器：OCR,CID,CSD,RCA和SCR。

　　Operation condition register(OCR)：32位的OCR包含卡設備支持的工作電壓表；

　　Card identification number register (CID)：包含用於在卡識別階段的卡信息，包括製造商ID，產品名等；

　　Card specific data register(CSD)：CSD寄存器提供了如何訪問卡設備的信息，包括定義了數據格式，錯誤校驗類型，最大訪問次數，數據傳輸率等；

　　Relative card address register(RCA)：存放在卡識別階段分配的相對卡地址，預設相對卡地址為0000h；

　　SD card configuration register(SCR)：SCR是一個配置寄存器，用於配置SD memory card的特殊功能。

Response

所有的response都通過CMD線發送到host端，R4和R5響應類型是SDIO中特有的：

　　1、R1(normal response command)：用來響應常用指令；

　　2、R2(CID,CSD register)：用來響應CMD2和CMD10或CMD9，並把CID或CSD寄存器作為響應數據；

　　3、R3(OCR register):用來響應ACMD41指令，並把OCR寄存器作為響應數據；

　　4、R6(published RCA response)：分配相對卡地址的響應；

　　5、R7(card interface condition)：響應CMD8，返回卡支持的電壓信息；

　　6、R4(CMD5)：響應CMD5，並把OCR寄存器作為響應數據；

　　7、R5(CMD52)：CMD52是一個讀寫寄存器的指令，R5用於CMD52的響應；

Response 格式：

***詳情請參考spec***

 

四、SD初始化流程

 

當host上電後，使所有的卡設備處於卡識別模式，完成設置有效操作電壓範圍，卡識別和請求卡相對地址等操作。

　　1、發送指令CMD0使卡設備處於idle狀態；

　　2、發送指令CMD8，如果卡設備有response，說明此卡為SD2.0以上；

　　3、發送指令CMD55+ACMD41，該指令是用來探測卡設備的工作電壓是否符合host端的要求；

在發送ACMD41這類指令之前需要先發送CMD55指令，在SDIO中ACMD41指令被CMD5替代。

　　4、發送指令CMD11轉換工作電壓到1.8V；

　　5、發送指令CMD2獲取CIA；

　　6、發送指令CMD3獲取RCA(relative card address)

SD初始化分析

系統上電時，SDI控制器會去掃描總線上的所有設備，然後對掛在總線上卡設備進行初始化。進行掃描和初始化工作都是由mmc_scan函數來完成，以下是Linux驅動中初始化流程圖(感謝同事Linkin的圖)。

SDIO、SD和MMC這三者的初始化流程稍有不同，是向下兼容的。

 

五、SD卡調試關鍵點：

　　1. 上電時要延時足夠長的時間給 SD 卡一個準備過程，在我的程序裡是 5 秒，根據不同的卡設置不同的延時時間。 SD 卡初始化第一步在發送 CMD 命令之前，在片選有效的情況下首先要發送至少 74 個時鐘，否則將有可能出現 SD 卡不能初始化的問題。

　　2. SD 卡發送復位命令 CMD0 後，要發送版本查詢命令 CMD8 ，返回狀態一般分兩種，若返回 0x01 表示此 SD 卡接受 CMD8, 也就是說此 SD 卡支持版本 2 ；若返回 0x05 則表示此 SD 卡支持版本 1 。因為不同版本的 SD 卡操作要求有不一樣的地方，所以務必查詢 SD 卡的版本號，否則也會出現 SD 卡無法正常工作的問題。

　　3. 理論上要求發送 CMD58 獲得 SD 卡電壓參數，但實際過程中由於事先都知道了 SD 卡的工作電壓，因此可省略這一步簡化程序。協議書上也建議儘量不要用這個命令。

　　4. SD 卡讀寫超時時間要按照協議說明書書上的給定值 ( 讀超時： 100ms ；寫超時： 250ms) ，這個值要在程序中準確計算出來，否則將會出現不能正常讀寫數據的問題。我自己定義了一個計算公式：超時時間 =( 8/clk )*arg 。

　　5. 2GB 以內的 SD 卡 ( 標準卡 ) 和 2GB 以上的 SD 卡 ( 大容量卡 ) 在地址訪問形式上不同，這一點尤其要注意，否則將會出現無法讀寫數據的問題。如標準卡在讀寫操作時，對讀或寫命令令牌當中的地址域符初值 0x10 ，表示對第 16 個字節以後的地址單元進行操作 ( 前提是此 SD 卡支持偏移讀寫操作 ) ，而對大容量卡讀或寫命令令牌當中的地址域符初值 0x10 時，則表示對第 16 塊進行讀寫操作，而且大容量卡只支持塊讀寫操作，塊大小固定為 512 字節，對其進行字節操作將會出錯。

　　6. 對某一塊要進行寫操作時最好先執行擦出命令，這樣寫入的速度就能大大提高。進行擦除操作時不管是標準卡還是大容量卡都按塊操作執行，也就是一次擦除至少 512 字節。

　　7. 對標準卡進行字節操作時，起始和終止必須在一個物理扇區內，否則將不能進行讀寫操作。實際操作過程中建議用塊操作以提高效率。不管是標準卡還是大容量卡一個讀寫命令只能對一個塊進行操作，不允許跨物理層地址操作。

　　8. 在寫數據塊前要先寫入若干個 dummy data 字節，寫完一個塊數據時，主機要監測 MISO 數據線，如果從機處於忙狀態這根數據線會保持低電平，這樣主機就可以根據這根數據線的狀態以決定是否發送下一個命令，在從機沒有釋放 MISO 數據線之前，主機絕對不能執行其他命令，否則將會導致寫入的數據出錯，而且從機也不會響應主機的命令。

　　9. 在 SPI 模式下， CRC 校驗是被忽略的，但依然要求主從機發送 CRC 碼，只是數值可以是任意值，一般主機的 CRC 碼通常設為 0x00 或 0xFF 。

　　讀多塊操作和寫多塊操作的傳輸停止形式不一樣，讀多塊操作時用用命令 CMD12 終止傳輸，而寫多塊操作時用 Stop Tran Token( 停止傳輸令牌，值為 0xFD) 終止傳輸。

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1、初始化步驟： 
　　（1） 延時至少 74clock，等待SD卡內部操作完成，在MMC協議中有明確說明。 
　　（2） CS低電平選中SD卡。
　　（3） 發送 CMD0 ，需要返回 0x01 ，進入 Idle 狀態 
　　（4） 為了區別SD卡是2.0還是1.0，或是MMC卡，這裡根據協議向上兼容的原理，首先發送只有SD2.0才有的命令CMD8，如果CMD8返回無錯誤，則初步判斷為2.0卡，進一步發送命令循環發送 CMD55+ACMD41 ，直到返回 0x00 ，確定SD2.0卡初始化成功，進入Ready 狀態，再發送CMD58命令來判斷是HCSD還是SCSD，到此SD2.0卡初始化成功 。如果CMD8返回錯誤則進一步判斷為1.0卡還是MMC卡，循環發送CMD55+ACMD41 ，返回無錯誤，則為SD1.0卡，到此SD1.0卡初始成功，如果在一定的循環次數下，返回為錯誤，則進一步發送CMD1進行初始化，如果返回無錯誤，則確定為MMC卡，如果在一定的次數下，返回為錯誤，則不能識別該卡，初始結束。 
　　（5）CS拉高。 
2、讀步驟： 
　　（1） 發送 CMD17 （單塊）或 CMD18 （多塊）讀命令，返回 0x00
　　（2） 接收數據開始令牌 0xfe （或 0xfc ） + 正式數據 512Bytes + CRC 校驗 2Bytes, 默認正式傳輸的數據長度是 512Bytes ，可用 CMD16 設置塊長度。 
3、 寫步驟： 
　　（1） 發送 CMD24 （單塊）或 CMD25 （多塊）寫命令，返回 0x00
　　（2） 發送數據開始令牌 0xfe （或 0xfc ） + 正式數據 512Bytes + CRC 校驗 2Bytes
4、 擦除步驟： 
　　（1） 發送 CMD32 ，跟一個參數來指定首個要擦除的起始地址（ SD 手冊上說是塊號） 
　　（2） 發送 CMD33, ，指定最後的地址 
　　（3） 發送 CMD38 ，擦除指定區間的內容 
　　此 3 步順序不能顛倒。

 

六、SD卡的命令格式及解析

1.SD卡命令組成

SD卡的指令由6位元組(Byte)組成，如下：

　　Byte1：0 1 x x x x x x(命令號，由指令標誌定義，如CMD39為100111即16進位0x27，那麼完整的CMD39第一字節為01100111，即0x27+0x40)

　　Byte2-5:Command Arguments,命令參數，有些命令沒有參數

　　Byte6:前7位為CRC(Cyclic Redundacy Check，循環冗餘校驗)校驗位，最後一位為停止位0

2.SD卡的命令

SD卡命令共分為12類，分別為class0到class11，不同的SDd卡，主控根據其功能，支持不同的命令集，如下:

　　Class0 :(卡的識別、初始化等基本命令集)

　　　　CMD0:復位SD 卡.

　　　　CMD1:讀OCR寄存器.

　　　　CMD9:讀CSD寄存器.

　　　　CMD10:讀CID寄存器.

　　　　CMD12:停止讀多塊時的數據傳輸

　　　　CMD13:讀 Card_Status 寄存器

　　Class2 (讀卡命令集):

　　　　CMD16:設置塊的長度

　　　　CMD17:讀單塊.

　　　　CMD18:讀多塊,直至主機發送CMD12為止 .

　　Class4(寫卡命令集) :

　　　　CMD24:寫單塊.

　　　　CMD25:寫多塊.

　　　　CMD27:寫CSD寄存器 .

　　Class5 (擦除卡命令集):

　　　　CMD32:設置擦除塊的起始地址.

　　　　CMD33:設置擦除塊的終止地址.

　　　　CMD38: 擦除所選擇的塊.

　　Class6(防寫命令集):

　　　　CMD28:設置防寫塊的地址.

　　　　CMD29:擦除防寫塊的地址.

　　　　CMD30: Ask the card for the status of the write protection bits

　　class7：卡的鎖定，解鎖功能命令集

　　class8：申請特定命令集 。

　　class10 －11 ：保留

3.有關sd卡驅動和fat fs的實現用了3個文件來實現。

sdboot.c為sd的驅動（可理解為pdd）層，主要實現一些對sd控制器的配置以及一些基本sd命令的實現和對sd 卡的操作。

sdmmc.c實現了從sd卡讀取nk並跳到內存去運行的代碼（基本可以理解為sd驅動的mdd層）。

sdfat.c文件就是實現fat fs的。mdd層通過fatfs來對pdd層操作以實現讀取文件。

在整個過程中遇到了很多問題，現在列舉如下：

　　1）sd卡初始化問題

   　　 配置gpio有關sd的功能：SDCMD, SDDAT[3:0]。

    　　使能CLKCON中的SDI位。

    　　時鐘以及計算公式：SDIPRE   = PCLK/(CLK)-1;INICLK=300000；SDCLK=24000000； MMCCLK= 15000000

    　　cmd0-cmd55-cmd41-cmd2-cmd3-cmd7-cmd6-cmd17

　　2）對sd卡操作問題

    　　SD卡包括：一個標識寄存器CID，一個相應地址寄存器RCA，一個其他參數寄存器CSD。

   　　 對sd卡的操作是驅動通過sd controller來發相應的命令以達到讀寫等操作的：發送命令通過SDICmdCon[7：0]的除了開始2bit：CmdIndex放置要發送的命令號；SDICmdCon[8]開始發送命令來完成的。

    　　檢測卡的插入，直接用中斷引腳的電平來判斷。

    　　判斷插入的卡是否是sd卡，用命令cmd55和cmd41，因為mmc卡對cmd55不做回應。

    　　命令9 就是獲取sd卡中csd寄存器的值的，該值包括很多sd卡的信息，其中就有sd卡的容量。這個值在sd卡接收到cmd9之後會以response的形式存放在sd控制器的SDI Response Register[0，1，2，3]中。在執行cmd9，cmd10等這樣的命令的時候，卡的狀態應該是不選中的，或直接在執行它們之前發送 cmd7（0）不選中卡，不然的話會timeout。

    　　用cmd17 來讀取單個block的數據，該命令要帶地址參數（該參數通過cmd3命令來獲取），然後根據SDIDSTA和SDIFSTA狀態值來從sd 控制器的SDIDAT寄存器中讀出要讀的數據。該命令與cmd9相反，在執行它之前要選中卡。讀完一個block之後要做一些善後工作，為下次讀取做好準備，不然的話checkcmdend就要一直循環了。因為用的是每次都讀一個block，並地址要以block對齊，這樣就要考慮要讀取的地址是否是 block對齊的，長度是否夠一個block。

    　　SDIDCON這個數據控制寄存器也很重要，一些對數據的操作形式就是在這裡設置的。

　　3）fat文件系統問題

    　　根據MBR找到分區表，根據分區表找到該分區MBR[446B+4個分區表（每個16B）+2B結束符）

    　　分區表中的第9-12位元組為該分區的啟始地址（單位沒sector），第13-16位元組為分區的長度（單位也是sector）

六、實例

一、概述

　　最近在研究WIFI驅動，驅動模塊為broamd4330，基於SDIO接口，所以趁機研究了一下內核中對於SDIO設備的註冊。

　　（我使用的linux內核版本為3.2.0    硬體為samsung 4412）

　　在介紹內核之前，有必要先了解一下MMC  SD  SDIO三種卡，從發展歷程來看，是先有MMC卡，後來有SD卡，這兩種都是純粹的存儲卡，而SDIO是什麼呢，從字面意思理解，應該是SD+IO，也就是既有存儲功能，又有IO控制功能，不過也有純IO功能的SDIO設備（本人用到的WIFI模塊就是這種）。並且，這三種卡可以使用同一個插槽，系統還能正確的識別！！，可能是由於歷史原因，在開始有Linux的時候，還只存在mmc卡（不存在SD和SDIO卡），所以在linux系統裡面關於這三種卡的名稱統統用「mmc「來命名。

        下面來看一下CPU與WIFI模塊的物理連接圖

                           

      從圖上可以看出，我們的WIFI模塊接的是CPU上的mmc3，數據線，時鐘線以及命令線都一一對應。

　　當然在CPU一端，對於mmc3模塊，還有一個很重要的引腳--「xmmc3CDn」腳，CPU就是根據該引腳的電平高低來判斷mmc3模塊上是否有卡接入，如果電平為低，表示有卡，如果為高，表示無卡，筆者這裡將該引腳固定拉低。

　　同時在WIFI模塊一端，也有一個很重要的引腳--「WL_SDIO_SPI_HSCI_SEL」引腳   ，它是用來選擇模塊是工作在SD模式（低電平），還是SPI模式（高電平），筆者這裡也將該引腳固定拉低。

　　好了，簡單的介紹了一些概念以及硬體後，還是要回歸到程序上，從大的方面來講，MMC/SD/SDIO的驅動程序主要分為兩大塊，主設備驅動和從設備驅動。對於上面的例子來說，CPU上的MMC3模塊就是主設備，而WIFI模塊就是從設備。該系列的博文就是分析MMC主設備在內核中的註冊，以及對於同一個mmc插槽，系統是如何區分出MMC SD 以及SDIO設備的。

 

二、host註冊過程

　　上面說到了MMC/SD/SDIO（以下簡稱MMC）的驅動從大的方面來說分為主設備驅動和從設備驅動，那本文就來詳細的講述主設備驅動註冊的過程。

　　MMC主設備（也就是host）指的是集成於CPU內部的MMC controller，筆者用的是4412晶片，從datasheet可以看出，裡面集成了四個MMC controller,分別是mmc0,mmc1,mmc2,mmc3。 並且從上一篇文章我們知道，WIFI模塊是接在mmc3 這個host上面。

　　在linux系統中，將每個host設備封裝成platform_device來逐一進行註冊。

　　對於筆者所使用的內核（3.2.0版本）來說，每一個host設備所對應的platform_device文件位於目錄（$KERNEL_SOURCE）/arch/arm/plat-samsung下，分別為dev-hsmmc.c，dev-hsmmc1.c，dev-hsmmc2.c，dev-hsmmc3.c，為了與實際WIFI模塊對應，我們重點進入dev-hsmmc3.c文件看一看：

 

　　從上圖可以看出，該文件裡面定義了一個名為s3c_device_hsmmc3的platform_device，但是定義好了的platform_device還需要有一個註冊的過程，該過程就發生在文件（$KERNEL_SOURCE）/arch/arm/mach-exynos/mach-$(BOARD).c中，其中有如下的一個函數調用：

                                           

      

　　它的行為就是將數組skd4x12_devices裡面的每一個platform_device項一一註冊進系統，並且這個數組裡面就包含了上面所定義的s3c_device_hsmmc3：

                                      

        

　　所以總結來說，系統化在初始化的時候，就已經將s3c_device_hsmmc3（也就是那個host  mmc3）註冊進了platform總線（其他的mmc0,mmc1,mmc2都是一個道理）。

　　當然，對於熟悉platform機制的朋友來說，此時僅僅只是註冊了platform_device ，而對應的platform_driver還沒有註冊。

　　下面就來說說這個platform_driver的註冊，它是在$(KERNEL_SOURCE)/drivers/mmc/host目錄下的sdhci-s3c.c文件中進行的，該文件中有如下的一個註冊函數調用：

     

　　其中的參數sdhci_s3c_driver就是上面所說的platform_driver，它也是定義在sdhci-s3c.c文件中，來看一下：

      

　　在對sdhci_s3c_driver進行註冊的過程中，系統會根據sdhci_s3c_driver->driver.name成員變量（此處是「s3c-sdhci」）在platform_bus 總線上尋找同名字的platform_dvice（這個過程稱之為「探測」），通過上面對s3c_device_hsmmc3的註冊分析，發現s3c_device_mmc3.name也剛好是「s3c-sdhci」,所以他倆剛好可以配對，探測成功，同時當大家查閱s3c_device_hsmmc,s3c_device_hsmmc1以及s3c_device_hsmmc2的時候發現他們的name成員變量都是「s3c-sdhci」,，所以會有四次成功的探測，每一次探測成功，就會調用sdhci_s3c_driver.probe函數---sdhci_s3c_probe，這個函數至關重要，在整個驅動註冊過程中起著核心作用。

　　

　　上面文章說到了探測函數sdhci_s3c_probe，現在就來仔細分析這個函數的作用：

      在分析代碼之前，先簡要的概括一下這個函數的功能：

　　1、既然是講host的註冊，那麼首先必須構造出一個host，這個host就是通過sdhci_alloc_host函數來構造出來的，它是一個struct sdhci_host類型的結構體。同時，也通過mmc_alloc_host函數構造了一個struct mmc_host的結構體變量mmc。

　　2、初始化host的時鐘，設置host的gpio等等其他一些「亂七八糟」的參數初始化（需要的時候再詳細分析）。

　　3、通過sdhci_add_host函數來註冊host。

　　下面重點來看sdhci_add_host函數

 

　　該函數主要是對mmc的註冊，同樣mmc也有很多的參數，先來看看他的操作函數集mmc->ops = &sdhci_ops

        

　　其中，request函數指針指向的函數用來處理host向從設備發送命令的請求，

              set_ios用來設置電源、時鐘等等之類（需要重點關注），

              get_ro用來判斷是否防寫

 

    再來看該函數裡面的中斷註冊部分

            

　　我們先看一下mmc_add_host這個函數，它的功能就是通過device_add函數將設備註冊進linux設備模型，最終的結果就是在sys/bus/platform/devices目錄下能見到s3c-sdhci.1,s3c-sdhci.2,s3c-sdhci.3設備節點。

　　中斷註冊函_irq的第一個參數中斷號就取自於s3c_device_hsmmc3.resource裡面的irq參數，sdhci_irq就是中斷服務程序，該中斷函數一般在插卡、拔卡或者從設備反饋給host信息時會被調用數request

 

         中斷服務程序

         

　　程序首先讀取寄存器NORINTSTSn的值，該寄存器中有兩個bit分別來表示卡的插入與拔出過程（注意，必須是動態變化過程，才會讓相應的兩個bit置1）,那麼接下來的if語句就是從該寄存器的那兩個bit來判斷是否有卡的插入或拔出，並同時清除這兩個bit，準備下一次的檢測，緊接著就調用中斷的下半部分函數 sdhci_tasklet_card，其實這個函數也沒做什麼事情，就是判讀如果此時有卡的話就通過mmc_detect_chang函數調用mmc_rescan函數。從這個函數的名字都可以猜出個八九不離十，它的功能就是掃描所插入的卡。

 

    掃描卡的程序

      

　　這個函數我們重點關註上述兩個地方，其實真正的掃描動作發生在函數mmc_rescan_try_freq函數裡面，該函數的第二個參數表示以什麼樣的頻率去進行掃描，那麼可選的頻率值在那個數組freqs裡面，一般當用某個頻率值掃描成功後，就直接退出了，否則，會以下一個更低的頻率值來掃描，筆者所使用的WIFI模塊就是以400KHz的頻率掃描成功的。

 

       掃描過程

      

　　該函數首先發送復位命令（不過該命令只有SDIO類型的卡才能夠識別），然後發送CMD0，讓設備進入IDLE模式，緊接著發送CMD8，獲取該卡所支持的電壓值，最後就是重點了（從1998-2003行），從所調用的各個函數名字可以看出，它是在試探該卡是否為SDIO? SD? MMC?

 

     那麼接下來的文章就是要分析上面的三個函數，看它是如何識別SDIO、SD、MMC的。

 

三、SDIO的識別和操作

　　從上面文章的最後，我們知道host在掃描卡的過程中，其識別的順序為SDIO  SD MMC，並且從它的注釋可以看出，這個順序是很重要的。那這篇文章，我們就看看SDIO的識別過程，它對應的函數就是mmc_attach_sdio(host) (函數位於文件drivers/mmc/core/sdio.c)

　　這個函數大概來說做了如下的工作

　　　　1、向卡發送CMD5命令，該命令有兩個作用：

　　　　　　第一，通過判斷卡是否有反饋信息來判斷是否為SDIO設備（只有SDIO設備才對CMD5命令有反饋，其他卡是沒有回饋的）；

　　　　　　第二，如果是SDIO設備，就會給host反饋電壓信息，就是說告訴host，本卡所能支持的電壓是多少多少。

　　　　2、host根據SDIO卡反饋回來的電壓要求，給其提供合適的電壓。

　　　　3、初始化該SDIO卡

　　　　4、註冊SDIO的各個功能模塊

　　　　5、註冊SDIO卡

　　對於以上功能的具體解釋，下面將結合程序娓娓道來

　　1、CMD5命令的發送

              

　　第789行的函數就是發送的CMD5命令，如果卡對該命令有回饋的話，err就是0，否則，err為非0，直接退出了；並且需要重點說明的一點就是，該函數的最後一個參數ocr,它是存儲反饋命令的，SDIO設備對CMD5的反饋命令為R4，下面來仔細分析一下這個R4，因為後面要用到這個R4命令。從SDIO spec文檔裡面，我們能得到R4命令的格式

            

　　從上圖可以看出，該命令有48位，但我們的ocr變量是32位的，那怎麼存儲呢？系統就去掉原命令的開頭8位以及結尾的8位，只保留中間的32為，也就是截短後的命令格式是如下：

            

        

　　具體各位的描述如下：

　　　　C --   我還不知道

　　　　Number 0f IO functions   -- 每個SDIO設備都有功能塊，這三位就記錄了該設備有多少個功能塊，最多7個

　　　　Memory Present – 指明該設備是純粹只有功能塊的設備，還是同時包含了存儲空間，如果為0就是前者，如果是1就是後者

　　　　Stuff Bits  -- 沒有實際用途一般為0

　　　　I/O OCR – 該設備所能支持的電壓範圍（具體描述見sdio spec）

 

　　2、配置電壓

         

　　ocr就是我們上面講的反饋命令R4（截短之後的32位），那麼ocr&0x7f的意義是什麼呢？從R4的格式就可以看出來，其低24位就代表了所能支持的電壓範圍，我們再來詳細的看一下這24位的OCR格式

                

　　現在應該可以知道ocr&0x7f的意義了吧，就是擯棄那些保留的電壓範圍。

　　重點關注mmc_select_voltage

                  

　　第1080行的相與 過程就是判斷host實際所支持的電壓與card所需要的電壓是否匹配，如果匹配，那麼ocr的值就非0，否則就為0

　　簡單介紹下第1082行的ffs函數，它的作用就是返回參數中第一個為1的bit的位置（ffs(0)=0,ffs(1)=1,ffs(8)=4）,那麼該函數用在這裡的作用就是取出card需要的實際電壓是多少；

　　第1090行的mmc_set_ios函數裡面通過調用sdhci_set_power將host->ios.vdd所代表的電壓寫入寄存器PWRCONn中 完成那個對電壓的重新配置（想要了解更詳細的過程，請跟蹤原始碼）

 

　　3、初始化SDIO卡

               

　　第821行就是初始化SDIO卡的函數  這個函數很長，也很重要，這裡筆者就不列出其程序代碼了，只是列出其中最重要的幾條：

　　　　1、通過函數mmc_alloc_card分配一個mmc_card的變量card

　　　　2、通過讀取R4命令中的bit27（也就是Memory Present）來判斷此卡是純IO卡 ，還是同時包含存儲功能。筆者使用的WIFI模塊為純IO功能，所以card->type = MMC_TYPE_SDIO(這個很重要，以後會用到) （接下來重點分析MMC_TYPE_SDIO的情況）

　　　　3、通過發送CMD3命令獲取設備的從地址（relative addr）,並且存放在變量card->rca中。筆者使用的WIFI模塊的card->rca = 1

　　　　4、通過發送CMD7，選中相應從地址的卡

　　　　5、通過調用函數mmc_set_clock設置卡工作的時鐘頻率

　　　　6、通過發送CMD52命令，設置4位數據傳輸模式

 

　　4、註冊SDIO功能模塊

             

　　847行的變量funcs存儲該SDIO卡所包含的IO功能塊的個數，851行到857行就是逐一初始化各個IO功能塊，下面來重點看一下該函數的內容:

              

　　第71行就是分配sdio_func結構體變量，該結構體存儲了功能塊的參數。

　　第75行就是給功能塊編號，編號是從1到7（因為一個SDIO設備最多只有7個功能塊），存儲在變量func->num中

　　第78行就是讀取SDIO卡中的FBR寄存器中關於該卡的功能類型的數據，存儲在func->class變量中（具體關於FBR寄存器內容，可以參考SDIO spec文檔）

　　第82行就是讀取SDIO卡中的CIS寄存器的內容

 

           

　　上面的程序就是將功能模塊逐個的註冊進設備模型，這裡想重點說明一下註冊的名稱（name），它是由三部分組成的，每部分之間用冒號隔開，（即 host的名稱：rca：功能塊編號)。

　　具體到筆者使用的WIFI模塊，因為其host名稱是mmc2  ,rca = 1,並且有兩個功能模塊(功能模塊編號分別是1和2)，所以在/sys/bus/sdio/devices目錄下能見到如下兩個設備名

　　　　mmc2:0001:1

　　　　mmc2:0001:2

 

　　5、註冊SDIO卡

       

　　上面的mmc_add_card函數就是註冊card了（這個card是在第3部分，初始化SDIO卡 裡面分配和定義的）

     

        

　　第259行就是給card命名，格式為host名字：從地址,對於筆者的WIFI模塊 就是mmc2:0001

　　第261到273行就是根據card->type來分辨出card的類型，給賦予相應的字符串，筆者的WIFI模塊就是"SDIO"

　　第275行就是列印信息，具體不解釋 筆者的列印信息為  mmc2:new high speed SDIO card at address 0001(通常可以通過查看內核啟動信息中是否有該語句來判斷card是否被正確識別)

　　第283行 就是將card註冊進linux設備模型  註冊結果就是可以在/sys/bus/mmc/devices目錄下見到card 的名字，筆者的就是mmc2:0001