遵循SD Host controller Specification协议的MMC设备驱动开发讨论

1.概述

本文主要讲述了U-boot的MMC DM框架驱动的移植方法。DM是Driver Model的简称，是U-boot的基本驱动框架。常见的MMC设备包括SD卡、eMMC存储器等。本文讨论遵循SD Host controller Specification协议的MMC设备驱动开发。

示例U-boot版本：2022.10。硬件平台：ARM SOC。

2.原理

在U-boot中，对遵循SD Host controller Specification 协议的MMC设备有着完备的底层驱动支持。因此，移植某个特定MMC外设驱动，具体工作为调用U-boot自有的MMC底层标准驱动，实现对MMC外设的访问和操作。

MMC驱动的工作原理 ：首先对设备树文件xx.dts进行解析，按照先bind后probe的顺序加载MMC驱动，分别通过相应的bind函数和probe函数完成。

U-boot启动后，在读取MMC设备节点的compatible字段后，找到与之匹配的U_BOOT_DRIVER，然后执行bind函数对驱动进行绑定，最后通过probe函数对驱动进行激活，解析设备树的节点属性，对驱动进行配置，从而使驱动具备工作条件，供上层应用程序调用。

U-boot的命令子系统包含了众多测试命令子集，其中mmc命令集可用来对MMC驱动进行功能测试，对MMC设备进行信息查询和访问操作。

3.移植方法

3.1 主要工作

向U-boot移植MMC DM框架驱动的主要工作包括：

（1）向./drivers/mmc/添加驱动文件源码xx_sdhci .c（名称xx由驱动开发者定义，下同）；

（2）在./drivers/mmc/Makefile添加xx_sdhci .c的编译条目；

（3）在./drivers/mmc/Kconfig添加xx_sdhci .c的编译配置选项；

（4）向./arch/arm/dts/xx.dts中添加MMC设备节点。

3.2 驱动源码设计

在U-boot的MMC驱动中，有众多设备遵循了SD Host controller Specification 协议，选取其中的Atmel SDHCI控制器驱动，讲解驱动代码的原理和设计方法，代码路径: ./drivers/mmc/atmel_sdhci.c。自编的驱动文件源码xx_sdhci .c可参考atmel_sdhci.c进行设计。

** MMC驱动包括2个核心函数，即atmel_sdhci_bind和atmel_sdhci_probe函数** 。

atmel_sdhci_bind函数用于驱动的绑定。调用了sdhci_bind函数，位于./drivers/mmc/sdhci.c；而MMC作为一种块设备，sdhci_bind函数进一步调用了mmc_bind函数，位于./drivers/mmc/mmc-uclass.c。

atmel_sdhci_probe函数用于驱动的激活。atmel_sdhci_probe函数的主要流程为：首先对设备树进行参数解析，解析出MMC控制器的工作时钟频率、寄存器地址、数据宽度、最高工作频率等参数；然后通过sdhci_setup_cfg函数进行参数配置，sdhci_setup_cfg函数位于./drivers/mmc/sdhci.c；最后调用sdhci_probe函数完成probe操作。

3.3 MMC设备树节点

在设备树添加MMC设备节点，节点设计方法可以参考./doc/device-tree-bindings/mmc下的文档。

4.验证方法

4.1编译mmc测试工具

为编译mmc测试工具，应配置U-boot，使能CONFIG_CMD_MMC。

4.2驱动加载结果查询

从本节开始，将介绍mmc测试命令的使用方法及执行结果示例。

dm tree命令列出了DM框架驱动的加载结果。

下面xx_sdhci和mmc_blk前的Probed标志为[+]，表示驱动已经加载成功了。

cli>dm tree

Class Index Probed Driver Name

root 0 [ + ] root_driver root_driver

mmc 0 [ + ] xx_sdhci `-- mmc@xxxxxxxx

blk 0 [ + ] mmc_blk `-- [e-mail]

4.3MMC设备信息查询

下面mmc info命令输出了SD卡的基本信息。

cli>mmc info

Manufacturer ID: 3

OEM: 5344

Name: SD32G

Bus Speed: 2000000

Mode: SD High Speed (50MHz)

Rd Block Len: 512

SD version 3.0

High Capacity: Yes

Capacity: 29.7 GiB

Bus Width: 4-bit

Erase Group Size: 512 Bytes

4.4写操作

从DDR的0x80000000地址向SD卡的100# block位置连续写入2个block数据。

cli>mmc write 0x80000000 100 2

2 blocks written: OK

4.5读操作

从SD卡的100# block位置向DDR的0x90000000地址连续读入2个block数据。

cli>mmc read 0x90000000 100 2

2 blocks read: OK