各位工程師，你們好，我是alan，今天就瑞芯微平臺(tái)和北京君正平臺(tái)下的linux系統(tǒng)中關(guān)于SD NAND的使用做一些經(jīng)驗(yàn)的分享，如有不正，請(qǐng)聯(lián)系我們批評(píng)指正；

采用的開發(fā)板是RK3568和x2600e，ubuntu版本是20.04，交叉編譯工具鏈?zhǔn)莂arch64-linux-gnu-和mips-linux-gnu-；

下面將從五個(gè)板塊來進(jìn)行介紹，分別是操作SD NAND的常用命令、SD底層協(xié)議簡(jiǎn)要介紹、對(duì)SD NAND進(jìn)行讀寫操作的三大方式、SD的驅(qū)動(dòng)框架介紹以及SD NAND啟動(dòng)，前三個(gè)板塊沒有瑞芯微和君正平臺(tái)之分，只要是跑linux系統(tǒng)，差別不大，第四塊以RK平臺(tái)為例，第五塊同時(shí)以君正平臺(tái)和RK平臺(tái)為例。

一：操作SD NAND的常用命令

1.查看SD設(shè)備：lsblk或fdisk -l，設(shè)備節(jié)點(diǎn)一般為/dev/mmcblkX或/dev/sdX，eg：mmcblk0;

2.掛載分區(qū)：mount 設(shè)備分區(qū) 掛載點(diǎn) eg：mount /dev/mmcblk0p1 /mnt/sdcard

3.卸載分區(qū)：umount 設(shè)備分區(qū)/掛載點(diǎn) eg：umount /dev/mmcblk0p1 或 umount /mnt/sdcard

4.分區(qū)管理：fdisk 設(shè)備節(jié)點(diǎn)eg：fdisk /dev/mmcblk0

進(jìn)入交互頁(yè)面后常用命令：

p 打印分區(qū)表

n 創(chuàng)建新分區(qū)

d 刪除分區(qū)

t 更改分區(qū)類型

w 將更改寫入磁盤并退出

q 不保存更改退出

m 顯示幫助菜單

l 列出已知的分區(qū)類型

v 驗(yàn)證分區(qū)表

g 創(chuàng)建新的空GPT分區(qū)表

o 創(chuàng)建新的空DOS分區(qū)表

在進(jìn)行分區(qū)管理前請(qǐng)務(wù)必備份重要數(shù)據(jù)，因?yàn)樵诟纳Ш髸?huì)丟失原來數(shù)據(jù)；

5.格式化分區(qū)：

格式化為FAT32：mkfs.vfat 設(shè)備分區(qū)；eg: mkfs.vfat /dev/mmcblk0p1

格式化為ext4：mkfs.ext4 設(shè)備分區(qū)；eg：mkfs.ext4 /dev/mmcblk0p2

6.簡(jiǎn)單讀寫：cp,cat,echo等命令

eg：cp /usr/data/1.txt /mnt/sdcard/2.txt

cat /mnt/sdcard/test.c

echo "測(cè)試內(nèi)容" > /mnt/sdcard/test.txt

二：SD底層協(xié)議簡(jiǎn)要介紹(由于SD NAND和SD卡遵守相同協(xié)議，并且標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議中使用SD卡來描述，因此以下用詞使用SD卡代替SD NAND)

此處是為下面介紹讀寫方式準(zhǔn)備協(xié)議的理論知識(shí)，僅做簡(jiǎn)要介紹以及提醒一些需要注意的點(diǎn)，完整的協(xié)議內(nèi)容較多，詳細(xì)請(qǐng)參考SD2.0協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)完整版（參考附件）；

SD驅(qū)動(dòng)中最重要的部分就是初始化，這里描述一下初始化流程，（需要區(qū)別四類卡，SDHC卡，SDSC卡，SD1.X卡,mmc卡）先是給SD卡上電，通常這一步在將卡插入卡槽就會(huì)自動(dòng)完成，然后是發(fā)送CMD0進(jìn)行軟復(fù)位，進(jìn)入空閑模式，再發(fā)送CMD8,主機(jī)詢問SD卡是否支持電壓范圍，（SD1.X和mmc卡不會(huì)對(duì)CMD8產(chǎn)生響應(yīng)，只有SDHC和SDSC卡會(huì)對(duì)CMD8回復(fù)R1響應(yīng)）；如果不響應(yīng)再區(qū)分SD1.X和mmc卡，發(fā)送ACMD41（先發(fā)送CMD55告訴SD卡接下來發(fā)送的是應(yīng)用命令），如果不響應(yīng)就說明是mmc卡（此時(shí)發(fā)送CMD1激活mmc卡，mmc卡響應(yīng)后即完成mmc卡的初始化），如果回復(fù)R1相應(yīng)就說明是V1.X卡；

收到R1響應(yīng)再區(qū)分SDHC和SDSC,然后發(fā)送ACMD41，主機(jī)告訴SD卡支持高容量，根據(jù)返回的R3響應(yīng)中的OCR寄存器來判斷是標(biāo)準(zhǔn)還是高容量，只有當(dāng)busy位置1時(shí)CCS位才有效，CCS位為1是高容量V2.0卡（即SDHC卡），CCS位為0是標(biāo)準(zhǔn)V2.0卡（即SDSC卡），至此區(qū)分出了V1.X,標(biāo)準(zhǔn)V2.0，高容量V2.0卡，這三種卡接下來的步驟一致：

發(fā)送CMD2獲取CID寄存器的值，SD卡會(huì)回復(fù)R2響應(yīng)，再發(fā)送CMD3,SD卡獲得相對(duì)地址，流程圖如下圖所示：

然后是數(shù)據(jù)傳輸模式，初始化完成后進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸就相對(duì)簡(jiǎn)單了，只需要發(fā)送對(duì)應(yīng)的命令即可，流程圖如下：

下面附上常用命令以及響應(yīng)的圖：

最后提醒幾個(gè)需要注意的點(diǎn)：

第一是上電之后有一個(gè)時(shí)間段叫“供電上升時(shí)間”，這個(gè)是電壓上升到操作的總線電平以及等到能發(fā)送第一條命令的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間需要在1ms，74個(gè)時(shí)鐘周期以及供電上升時(shí)間這三者中取最大值，其實(shí)這點(diǎn)在驅(qū)動(dòng)源碼中也有體現(xiàn)，在mmc_power_up函數(shù)（drivers/mmc/core/core.c）如下圖所示,同時(shí)在協(xié)議的6.4.1章節(jié)也有說明，這個(gè)時(shí)間如果沒有等待而直接開始發(fā)送命令進(jìn)行初始化，可能也能通過初始化，但是在后面的數(shù)據(jù)傳輸階段就有概率會(huì)出現(xiàn)問題了，如果沒有注意到這個(gè)供電上升時(shí)間，那么其實(shí)出現(xiàn)了異常是很難定位問題的；

第二是SD卡的兩種數(shù)據(jù)包格式，分別是常規(guī)數(shù)據(jù)和寬位數(shù)據(jù)，常規(guī)數(shù)據(jù)是指普通的8bit字節(jié)數(shù)據(jù)，發(fā)送規(guī)則是先發(fā)低字節(jié)再發(fā)高字節(jié)，每個(gè)字節(jié)是先發(fā)高位后發(fā)低位；而寬位數(shù)據(jù)一般指SD卡存儲(chǔ)寄存器，規(guī)則是先發(fā)高位，后發(fā)低位， 這點(diǎn)在解析SD卡寄存器時(shí)需要格外注意，否則就會(huì)發(fā)現(xiàn)解析的數(shù)據(jù)明顯不符規(guī)范；

三：對(duì)SD NAND進(jìn)行讀寫操作的三大方式

SD NAND作為一種存儲(chǔ)設(shè)備，不外乎就是讀和寫，同時(shí)這也是最重要的，熟悉讀寫方式對(duì)于使用SD NAND開發(fā)非常有幫助，因此在這一塊會(huì)詳細(xì)介紹；

第一：使用dd命令：

1.使用前先掛載分區(qū)的文件系統(tǒng)（常用于寫入普通文件）

sudo dd if=輸入文件 of=輸出文件 bs=塊大小 status=狀態(tài)信息 其他選項(xiàng)參數(shù)

eg：sudo dd if=/mnt/sdcard/test.doc of=backup.doc bs=1M count=1

//將/mnt/sdcard/test.doc的前1M字節(jié)寫入backup.doc；

2.使用前不掛載分區(qū)的文件系統(tǒng)（常用于寫入鏡像文件，備份或擦除整個(gè)SD NAND等）

sudo dd if=輸入設(shè)備 of=輸出設(shè)備 bs=塊大小 status=狀態(tài)信息 其他選項(xiàng)參數(shù)

eg:sudo dd if=sd_back_up.img of=/dev/mmcblk0 bs=4M status=progress

//將sd_back_up.img以4MB的塊大小寫入/dev/mmcblk0，同時(shí)顯示進(jìn)度和速度

sudo dd if=/dev/mmcblk1p1 of=/root/zboot.img bs=4M status=progress

//將mmcblk1p1設(shè)備中的所有數(shù)據(jù)讀取到/root/zboot.img文件下

如果要對(duì)讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行限制，只讀取部分?jǐn)?shù)據(jù)，那么使用參數(shù)skip或者count

sudo dd if=/dev/sdX of=/path/to/output.img bs=4M skip=10 status=progress

//skip：跳過前10個(gè)塊再開始讀取數(shù)據(jù)

sudo dd if=/dev/sdX of=/path/to/output.img bs=4M count=20 status=progress

//count：只讀取20個(gè)塊的數(shù)據(jù)

也可以結(jié)合skip和count，實(shí)現(xiàn)從特定位置讀取指定數(shù)量的數(shù)據(jù)

；

?。?！注意：若使用前不掛載分區(qū)，那么在寫入之前請(qǐng)備份SD NAND內(nèi)重要數(shù)據(jù)，因?yàn)椴粧燧d是繞過文件系統(tǒng)對(duì)原始存儲(chǔ)設(shè)備直接操作，會(huì)完全忽略文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，很可能會(huì)覆蓋已有數(shù)據(jù)，甚至可能會(huì)損壞文件系統(tǒng)，嚴(yán)重的話只能重新格式化；

如果是先掛載了分區(qū)，那么dd命令會(huì)通過文件系統(tǒng)進(jìn)行操作，相對(duì)安全；

第二：使用塊設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)接口，通過文件io或標(biāo)準(zhǔn)io進(jìn)行讀寫，無論是掛載文件系統(tǒng)還是不掛載文件系統(tǒng)，都能使用文件io或標(biāo)準(zhǔn)io對(duì)SD NAND進(jìn)行操作，區(qū)別是前者通過文件系統(tǒng)較為安全且效率稍低而后者直接操作硬件存儲(chǔ)設(shè)備效率更高同時(shí)對(duì)于數(shù)據(jù)的寫入需要更加注意防止覆蓋重要數(shù)據(jù)，下面分別提供兩個(gè)示例；

第一個(gè)示例：使用標(biāo)準(zhǔn)io（fopen，fwrite，fread，fseek，fclose等）在已掛載文件系統(tǒng)的SD NAND上進(jìn)行讀寫，總所周知，在linux里流傳著一句話，那就是“一切皆文件”，在這種情況下操作掛載點(diǎn)的文件其實(shí)與操作一般文件基本無異；示例實(shí)現(xiàn)的功能是在SD卡掛載目錄/mnt/sdcard/目錄下創(chuàng)建test_data.txt文件，然后再往里面寫入4次0~255，然后再將數(shù)據(jù)讀取出來驗(yàn)證是否寫入成功并打印測(cè)試結(jié)果；

編譯命令是aarch64-linux-gnu-gcc test2.c -o test2,編譯成功后使用sftp root@ip將test2發(fā)送至開發(fā)板運(yùn)行測(cè)試，運(yùn)行結(jié)果以及程序見下面兩張圖；

第二個(gè)示例：使用文件io（open，write，read，lseek，close）對(duì)未掛載文件系統(tǒng)的SD NAND直接操作；實(shí)現(xiàn)的功能是從SD NAND的第1000塊開始寫入512字節(jié)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)內(nèi)容為0~255，0~255，寫入后再把數(shù)據(jù)讀取出來比較是否成功并打印結(jié)果；

編譯命令是：aarch64-linux-gnu-gcc test.c -o test，編譯成功后使用sftp root@ip將test2發(fā)送至開發(fā)板運(yùn)行測(cè)試，運(yùn)行結(jié)果和程序也如下面兩張圖所示

第三：使用ioctl產(chǎn)生系統(tǒng)調(diào)用，陷入內(nèi)核進(jìn)行處理，前兩種方式都容易實(shí)現(xiàn)，而且不需要關(guān)注底層發(fā)送的命令，而ioctl可以對(duì)SD NAND進(jìn)行精細(xì)的命令控制來約束NAND的行為，并且在ioctl使用過程中還有一些需要注意的點(diǎn)，如果想要對(duì)SD NAND進(jìn)行最為底層的命令操作，那么ioctl必定是是首選，因此著重介紹這種方式；

使用ioctl來對(duì)SD NAND發(fā)送命令，其中最為重要的就是填充struct mmc_ioc_cmd結(jié)構(gòu)體，結(jié)構(gòu)體的詳細(xì)定義位于kernel/include/uapi/linux/mmc/ioctl.h，其中關(guān)于flags即命令標(biāo)志位掩碼的定義位于/include/linux/mmc/core.h文件中的struct mmc_command結(jié)構(gòu)體中，下面對(duì)struct mmc_ioc_cmd結(jié)構(gòu)體的各成員作詳細(xì)介紹，如下圖所示：

介紹完struct mmc_ioc_cmd結(jié)構(gòu)體后細(xì)心的小伙伴會(huì)發(fā)現(xiàn)了這里面幾乎所有的參數(shù)都好填充，唯獨(dú)flags，命令標(biāo)志位掩碼的定義在core.h中，如下圖所示：

那么在編寫ioctl的程序時(shí)，填充flags需要用到core.h里面的內(nèi)容，總所周知，linux里面的隔離是很嚴(yán)重的，在應(yīng)用層調(diào)用內(nèi)核層的定義，這是不允許的，編譯會(huì)報(bào)錯(cuò)，之前剛開發(fā)的時(shí)候因?yàn)檫@個(gè)編譯報(bào)錯(cuò)還折騰了不少時(shí)間，最終的解決辦法就是把這些標(biāo)志位的宏定義復(fù)制到自己寫的應(yīng)用程序中，這樣就沒有報(bào)錯(cuò)了，下面提供一份程序

程序較長(zhǎng)，文件名是init.c（見附件），編譯命令是：aarch64-linux-gnu-gcc init.c -o init，編譯成功后使用sftp root@ip（若有adb功能也可使用adb push）將可執(zhí)行程序init發(fā)送至開發(fā)板進(jìn)行運(yùn)行測(cè)試，文件中包含ioctl使用的詳細(xì)解釋，下面三張圖是運(yùn)行結(jié)果截圖（前兩張）以及使用邏輯分析儀抓取的命令（第三張圖），波形文件名是：init.TLW,見附件，兩者都與程序一致，運(yùn)行過程中沒有報(bào)錯(cuò)，這就是使用ioctl向SD NAND發(fā)送底層命令的詳細(xì)過程；

關(guān)于ioctl的使用，有下面幾點(diǎn)需要格外注意，這些都是小編親身走過的坑，所謂前人栽樹，后人乘涼， 也算方便大家“乘涼”了哈哈；

第一是如果進(jìn)行的是寫操作，例如發(fā)送CMD24,CMD25等命令，那么struct mmc_ioc_cmd結(jié)構(gòu)體的write_flag必須要賦值為非零值，如果是0值，那么很容易導(dǎo)致發(fā)送命令失敗，得到“errno=110 (Connection timed out)”的錯(cuò)誤信息，這個(gè)錯(cuò)誤信息相對(duì)常見，意為連接超時(shí)，分析函數(shù)調(diào)用鏈可知：在__mmc_blk_ioctl_cmd（drivers/mmc/core/block.c）函數(shù)中有

根據(jù)write_flag的值會(huì)進(jìn)一步增加MMC_DATA_WRITE或MMC_DATA_READ的標(biāo)志再傳到驅(qū)動(dòng)中，因此發(fā)送寫命令時(shí)請(qǐng)務(wù)必給write_flag賦非零值；

第二是在SD卡初始化完成后，開始數(shù)據(jù)傳輸前，需要發(fā)送ACMD6定義數(shù)據(jù)總線的寬度，分析源碼可知：在mmc_sd_init_card（drivers/mmc/core/sd.c）函數(shù)中有如下圖所示部分

SD和主機(jī)通常都是同時(shí)支持4位數(shù)據(jù)總線寬度的，在不修改SD驅(qū)動(dòng)的情況下，主機(jī)控制器是4位總線寬度，所以如果不發(fā)送ACMD6，那么卡會(huì)保持默認(rèn)的1位總線寬度，此時(shí)主機(jī)和NAND的總線寬度不一致，就會(huì)出現(xiàn)“errno=84 (Invalid or incomplete multibyte or wide character)”的錯(cuò)誤信息，含義是無效或不完整的多字節(jié)或?qū)捵址?，解決辦法有兩種，一種是修改驅(qū)動(dòng)源碼，將主機(jī)控制器的總線寬度固定為1位，此時(shí)可以不發(fā)送ACMD6，主機(jī)和 SD NAND都使用1位數(shù)據(jù)總線通信，第二種是發(fā)送ACMD6通知卡改變總線寬度為4位，兩者都用4位總線傳輸數(shù)據(jù)，ACMD6的參數(shù)說明如下圖，很明顯要第二種方式更簡(jiǎn)單，因此如果遇到errno=84的錯(cuò)誤碼，檢查一下主機(jī)和SD NAND的總線寬度是否一致；

第三是頻率問題，如果使用ioctl發(fā)送cmd時(shí)，檢查了命令和各項(xiàng)參數(shù)都沒有錯(cuò)，也沒犯上面兩種錯(cuò)誤，但是運(yùn)行程序發(fā)現(xiàn)就是會(huì)報(bào)各種錯(cuò)，例如下圖（運(yùn)行的是示例程序init）

那么很大概率就是頻率太高，SD NAND接受不了，此時(shí)需要降頻，如下圖

降低頻率后再次運(yùn)行，運(yùn)行結(jié)果見下圖

只要多加注意以上三點(diǎn)，相信使用ioctl就沒有什么大問題；

四：SD NAND的驅(qū)動(dòng)框架介紹（以瑞芯微平臺(tái)的RK3568驅(qū)動(dòng)源碼為例）

第一：MMC/SD驅(qū)動(dòng)在linux中的結(jié)構(gòu)層次

通常在linux系統(tǒng)中，MMC/SD設(shè)備都是被抽象成塊設(shè)備來處理，在kernel的頂層目錄下的drivers/mmc目錄下通常有三個(gè)文件夾分別是core、card和host，有些驅(qū)動(dòng)會(huì)將core和card合并成一個(gè)core，例如RK3568就是只有core和host，這個(gè)驅(qū)動(dòng)框架就是以RK平臺(tái)的SD驅(qū)動(dòng)來介紹的，下面解釋三個(gè)文件夾的作用；

1.card層：要把操作的數(shù)據(jù)以塊設(shè)備的處理方式寫到存儲(chǔ)設(shè)備上或從存儲(chǔ)設(shè)備上讀?。灰?yàn)镾D NAND屬于塊設(shè)備，那么必然要提供塊設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，這部分就是解決了一個(gè)問題，即如何將你的SD NAND實(shí)現(xiàn)為塊設(shè)備的。

2.core 層：則是將數(shù)據(jù)以何種格式，何種方式在 MMC/SD主機(jī)控制器與MMC/SD卡的記 憶體(即塊設(shè)備)之間進(jìn)行傳遞，這種格式、方式被稱之為規(guī)范或協(xié)議.

這部分完成了不同協(xié)議和規(guī)范的實(shí)現(xiàn)，抽離出不同SD主機(jī)控制器的共性，并為HOST 層的驅(qū)動(dòng)提供了接口函數(shù)

3.host 層：是這個(gè)文件夾屬于 Linux 內(nèi)核中 MMC/SD 子系統(tǒng) 的 硬件驅(qū)動(dòng)層，直接負(fù)責(zé)與 MMC/SD 主機(jī)控制器（Host Controller） 的硬件交互。它的核心作用是向上提供統(tǒng)一的接口供 Core 層 調(diào)用（如發(fā)送命令、讀寫數(shù)據(jù)），向下為不同廠商的 Host 控制器提供驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，將上層（Core 層）的協(xié)議請(qǐng)求轉(zhuǎn)換為具體的寄存器操作、時(shí)鐘控制、DMA 傳輸?shù)扔布袨椤?/p>

core層根據(jù)協(xié)議規(guī)范來構(gòu)造各種命令，那么命令是怎么發(fā)送給SD NAND呢？通過主機(jī)控制器。

主機(jī)控制器通過設(shè)置SD需要的gpio資源，注冊(cè)中斷資源，使能控制器等等，然后再向上面的核心層增加一個(gè)host，這樣核心層就能調(diào)用具體的硬件操作函數(shù)來和SD卡通信了；

card和core是封裝好的共性以及規(guī)范，通常是不需要修改的，而host層是直接與硬件打交道，需要控制底層寄存器的，不同的host控制器硬件資源也不一樣，因此驅(qū)動(dòng)SD NAND，host層才是應(yīng)該需要修改開發(fā)的，MMC/SD驅(qū)動(dòng)在linux中的結(jié)構(gòu)層次見下圖：

第二：SD驅(qū)動(dòng)中核心的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)舉例（SD NAND和SD卡在驅(qū)動(dòng)中使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和調(diào)用的函數(shù)是一致的，并且有不少數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)命名或函數(shù)功能注釋翻譯過來用SD卡描述更貼切，因此下面描述用詞使用SD卡代替SD NAND，不再贅述）

1.struct mmc_host

功能：表示一個(gè)MMC/SD卡主機(jī)控制器，它是驅(qū)動(dòng)程序和內(nèi)核MMC子系統(tǒng)之間的主要接口；

重要成員：

const struct mmc_host_ops *ops：包含操作該主機(jī)的各種函數(shù)指針，包括發(fā)送命令，設(shè)置時(shí)鐘和電源，請(qǐng)求操作等，用于和硬件交互

struct device class_dev：代表該主機(jī)控制器的設(shè)備對(duì)象，可用于設(shè)備模型的注冊(cè)和管理

unsigned int f_min：主機(jī)控制器支持的最小時(shí)鐘頻率

unsigned int f_max：主機(jī)控制器支持的最大時(shí)鐘頻率，對(duì)于SD卡的操作頻率非常重要

struct mmc_card *card：指向插入該主機(jī)的SD卡設(shè)備

struct mmc_ios ios：包含了當(dāng)前IO的狀態(tài)信息，例如時(shí)鐘頻率，電壓范圍，電源模式等

const struct mmc_bus_ops *bus_ops：指向struct mmc_bus_ops結(jié)構(gòu)體，定義了和MMC卡通信的操作集，例如讀寫，卡檢測(cè)等；

u32 ocr_avail:存儲(chǔ)MMC主機(jī)可用的操作條件寄存器OCR的值，

u32 caps:表示MMC主機(jī)的能力和特性，通過不同的位來標(biāo)記主機(jī)的各種模式；

2. struct mmc_card

功能：表示一個(gè)插入到MMC主機(jī)控制器的SD卡設(shè)備

重要成員：

struct mmc_host *host:指向SD卡所連接的主機(jī)控制器

unsigned int rca：相對(duì)卡地址，是SD卡的重要標(biāo)識(shí)符，用于在總線上唯一標(biāo)識(shí)該卡

unsigned int type：卡類型，例如MMC,SD,SDIO等，用于區(qū)分不同的設(shè)備類型

u32 ocr：操作條件寄存器，包含了SD卡的操作條件信息，例如支持的電壓范圍，電源模式等；

struct mmc_cid cid：包含卡的CID信息，例如制造商id，產(chǎn)品名稱等；

3. struct mmc_ios

功能：包含SD主機(jī)控制器的IO狀態(tài)信息

重要成員：

unsigned int clock：當(dāng)前的時(shí)鐘頻率，驅(qū)動(dòng)可以根據(jù)需要調(diào)整此時(shí)鐘頻率，來滿足不同操作的需求；

unsigned char power_mode：電源模式，例如MMC_POWER_OFF，MMC_POWER_UP，用于控制SD卡的電源狀態(tài)

unsigned char bus_width：總線寬度，可以選擇1線，4線，8線，根據(jù)SD卡的能力和操作需求進(jìn)行調(diào)整

4. struct mmc_host_ops

功能：包含了操作MMC主機(jī)控制器的一系列函數(shù)指針，是驅(qū)動(dòng)程序與硬件交互的接口；

重要成員舉例：

void (*request)(struct mmc_host *host, struct mmc_request *req)：函數(shù)指針，用于將一個(gè)操作請(qǐng)求添加到主機(jī)控制器的請(qǐng)求隊(duì)列中

void (*set_ios)(struct mmc_host *host, struct mmc_ios *ios)：用于設(shè)置主機(jī)控制器的IO狀態(tài)，例如調(diào)整時(shí)鐘頻率，電源模式和總線寬度等等；

int (*start_signal_voltage_switch)(struct mmc_host *host, struct mmc_ios *ios)：在需要切換SD卡的操作電壓時(shí)調(diào)用此函數(shù)；

int (*get_ro)(struct mmc_host *host):檢查MMC/SD卡是否被寫保護(hù)了；

int (*get_cd)(struct mmc_host *host)：檢查SD卡的插入和拔出；

5. struct mmc_request

功能：表示一個(gè)對(duì)SD卡的操作請(qǐng)求，通常包括命令，數(shù)據(jù)傳輸?shù)刃畔ⅲ?/p>

重要成員：

struct mmc_command *cmd：指向要執(zhí)行的命令；

struct mmc_data *data：指向要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)對(duì)象，用于數(shù)據(jù)塊的讀寫操作；

第三：host層函數(shù)調(diào)用關(guān)系解析

這里主要做了兩件事，其一是mmc_alloc_host分配一個(gè)mmc_host，其二是mmc_add_host添加一個(gè)mmc_host；

第四：卡的檢測(cè)

我們用的SD卡只是一張卡，要操作卡還得通過主機(jī)控制器才行，因此會(huì)有struct mmc_card,struct mmc_host之分，截至這里再回憶一下dw_mci_init_slot做的事情，大概就是準(zhǔn)備一個(gè) mmc_host 結(jié)構(gòu)，然后添加一個(gè)主控制器設(shè)備到內(nèi)核，最后又調(diào)用了一下 mmc_rescan 來檢測(cè)是不是有卡插入了，有人會(huì)問如果此時(shí)卡沒有插入呢，那么不就是白白調(diào)用一次mmc_rescan，那下次卡插入又是怎么檢測(cè)到的呢，很明顯，這種不能確定觸發(fā)時(shí)間的完全未知的動(dòng)作，肯定是需要通過中斷機(jī)制來處理，檢測(cè)到卡插入，觸發(fā)中斷，掃描卡，開始初始化等流程，檢測(cè)到卡拔出觸發(fā)中斷，清理各類資源，釋放空間；

第五：掃描流程

struct mmc_card 結(jié)構(gòu)里面包含了一個(gè) struct device 結(jié)構(gòu)， mmc_alloc_card 不但申請(qǐng)了內(nèi)存，而且還填充了 struct device 中的幾個(gè)成員，尤其 card->dev.bus = &mmc_bus_type; 這一句要重點(diǎn)對(duì)待，mmc_bus_type的定義如下圖

申請(qǐng)一個(gè) mmc_card 結(jié)構(gòu)，并簡(jiǎn)單初始化后， mmc_init_card 的使命就完成了，然后再調(diào)用 mmc_add_card 將這個(gè) card 設(shè)備添加到內(nèi)核。 mmc_add_card 其實(shí)很簡(jiǎn)單，就是調(diào)用 device_add 將 card->dev 添加到內(nèi)核當(dāng)中去；

device_add 里面，設(shè)備對(duì)應(yīng)的總線會(huì)拿著你這個(gè)設(shè)備和掛在這個(gè)總線上的所有驅(qū)動(dòng)程序去匹配（ match ），此時(shí)會(huì)調(diào)用 match 函數(shù)（如下圖），如果匹配到了就會(huì)調(diào)用總線的 probe 函數(shù)或驅(qū)動(dòng)的 probe 函數(shù)；

所以match永遠(yuǎn)不會(huì)失敗，匹配成功就會(huì)執(zhí)行mmc_bus_probe（定義見下圖）

追蹤到這里，probe由調(diào)用了drv->probe()，這就需要知道drv的定義了，struct mmc_driver*drv=to_mmc_driver(dev->driver);match 函數(shù)總是返回 1 ，說明掛在這條總線上的 driver 都有可能跑到這里來了，事實(shí)的確也是這樣的，不過好在掛在這條總線上的 driver 只有一個(gè)，定義見下圖：

因此跳轉(zhuǎn)到mmc_bllk_probe函數(shù)執(zhí)行，函數(shù)定義如下：

mmc_blk_probe是 MMC 塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)的核心探測(cè)函數(shù)，負(fù)責(zé)將 MMC/SD 卡注冊(cè)為塊設(shè)備，使其能夠被系統(tǒng)訪問，看到這里已經(jīng)把core,host目錄下的文件都牽扯進(jìn)來了，慢慢再捋一下就能看出從host到core的聯(lián)系了；

第五：數(shù)據(jù)的讀寫

在驅(qū)動(dòng)中，向SD卡發(fā)送cmd都是通過請(qǐng)求隊(duì)列來完成的，所有的cmd都會(huì)被封裝成請(qǐng)求，然后由內(nèi)核的I/O調(diào)度器統(tǒng)一排序，合并或拆分，再下發(fā)給硬件驅(qū)動(dòng)，這樣避免了驅(qū)動(dòng)直接操作硬件，而是通過標(biāo)準(zhǔn)接口解耦，增強(qiáng)了安全性和可維護(hù)性，所以分析cmd的發(fā)送首先要定位到request請(qǐng)求隊(duì)列，關(guān)鍵函數(shù)調(diào)用流程如下圖：

順便附上上圖中提到的兩個(gè)ops操作集合的賦值：

分析到這里，整個(gè)SD驅(qū)動(dòng)框架做的事情說簡(jiǎn)單一些其實(shí)就干了兩件事，一是卡的掃描檢測(cè)，而是數(shù)據(jù)的讀寫，不過這個(gè)過程中涉及到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和函數(shù)調(diào)用確實(shí)相對(duì)復(fù)雜，捋清楚驅(qū)動(dòng)框架還是需要靜下心來花費(fèi)時(shí)間的；

五：SD NAND啟動(dòng)

相同的板卡廠商一般SD NAND啟動(dòng)的流程固定，大致講一下流程，首先是要制作SD啟動(dòng)卡，即將啟動(dòng)鏡像燒錄進(jìn)SD NAND，一般板卡廠商都會(huì)有專門的制作工具，只需按照使用方法來制作啟動(dòng)卡即可，如果沒有制作工具，那么一般使用dd命令將系統(tǒng)鏡像寫入卡內(nèi)（寫入時(shí)可能有地址參數(shù)要求，需要咨詢板卡廠商的技術(shù)支持），然后是選擇啟動(dòng)方式，一般是有幾個(gè)boot引腳，啟動(dòng)時(shí)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)boot引腳的電平組合來選擇啟動(dòng)方式，有些開發(fā)板可能在選擇SD NAND啟動(dòng)時(shí)還需要配置其他內(nèi)核參數(shù)，只需咨詢對(duì)應(yīng)的技術(shù)即可，最后就是驗(yàn)證系統(tǒng)是否能正常從SD啟動(dòng)，數(shù)據(jù)讀寫是否正常；

首先是君正平臺(tái)，開發(fā)板是x2600e，SD NAND是采用CS256G-AOW;

第一：制作SD啟動(dòng)卡

君正的燒錄工具支持將啟動(dòng)鏡像燒錄到SD NAND，先編譯準(zhǔn)備好啟動(dòng)鏡像，然后按照下圖順序進(jìn)行制作啟動(dòng)卡；

第二：選擇啟動(dòng)方式

查詢芯片手冊(cè)得知啟動(dòng)方式的選擇依據(jù)如下圖

再查看原理圖如下：

可知目前的電平組合是001，即選擇的是SFC@PD06_3.3V（默認(rèn)從SPI NAND FLASH啟動(dòng)），現(xiàn)在需要改為從SD啟動(dòng)，那么就要將BOOT_SET0即PD14接低電平，使得電平組合為000，然后就是查看PCB，找到PD14的gpio，再修改硬件將其接地即可；

第三：驗(yàn)證SD啟動(dòng)

通過上圖可知，系統(tǒng)成功從SD NAND啟動(dòng)，然后使用一些簡(jiǎn)單的讀寫命令驗(yàn)證是否正常即可，一般而言只要能正常啟動(dòng)系統(tǒng)讀寫就沒問題，因?yàn)閱?dòng)過程中本身就已經(jīng)包含了對(duì)SD進(jìn)行讀寫。

然后就是瑞芯微平臺(tái)，開發(fā)板是RK3568，SD NAND采用CS256G-AOW，也采取相同步驟；

第一：制作SD啟動(dòng)卡

首先編譯準(zhǔn)備好鏡像文件，并將其拷貝到windows端（可以將鏡像放置共享目錄下），然后打開瑞芯微的制作工具SDDiskTool，按照下圖所示進(jìn)行配置：

正常來說制作過程是2~3分鐘，但是也遇到過十分鐘左右的，這個(gè)可能因SD NAND而異，但是只要沒報(bào)錯(cuò)，就耐心等待制作完成；

第二：選擇啟動(dòng)方式

由于咨詢技術(shù)支持得到的答復(fù)是RK對(duì)于啟動(dòng)引導(dǎo)不開源，原理也是靠硬件選boot腳，然后在芯片手冊(cè)上也沒找到有關(guān)boot引腳配置的部分，所以說明在RK上我們不需要修改硬件，額外配置boot引腳來選擇啟動(dòng)方式，后面在rockchip-common.h文件中找到了關(guān)于啟動(dòng)方式的優(yōu)先順序，如下圖：

因此只要啟動(dòng)時(shí)在卡槽檢測(cè)到SD NAND，那么就會(huì)優(yōu)先從SD啟動(dòng)；

第三：驗(yàn)證SD啟動(dòng)

從上面兩張圖中可以相互印證，系統(tǒng)成功從SD啟動(dòng)；

啟動(dòng)卡的分區(qū)情況如下圖：

從mmcblk1p1至mmcblk1p6共6個(gè)分區(qū)，依次是uboot，misc，boot，recovery，backup和rootfs，前面5個(gè)分區(qū)一般存儲(chǔ)特定數(shù)據(jù)，不建議用戶將數(shù)據(jù)寫入，而mmcblk1p6是根文件系統(tǒng)分區(qū)，存儲(chǔ)所有系統(tǒng)文件、應(yīng)用程序、用戶數(shù)據(jù)等，進(jìn)行用戶操作時(shí)就是基于這個(gè)分區(qū)，因此進(jìn)行讀寫測(cè)試或者存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)建議在此分區(qū)進(jìn)行。

最后分享一些使用的軟件：

串口工具：Windows下：MobaXterm；Ubuntu下：Minicom

分析內(nèi)核源碼：sourceinsight4

邏輯分析儀：ATK-Logic 或Acute TravelLogic Analyzer

除了軟件，硬件上的邏輯分析儀，示波器，萬用表也可輔助調(diào)試驗(yàn)證。

附件：

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審核編輯 黃宇