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模块介绍

2 模块介绍

2.1 模块功能介绍

Linux 提供了 MMC 子系统来实现对各种 SD/MMC/EMMC/SDIO 设备访问，MMC 子系统由上到下可以分为三层，MMC/SD card 层，MMC/SD core 层以及 MMC/SD host 层，它们之间的层次关系如下所示。

MMC/SD card 层负主要是按照 LINUX 块设备驱动程序的框架实现一个卡的块设备驱动。负责块设备请求的处理，以及请求队列的管理。

MMC/SD core 层负责通信协议的处理，包括 SD/MMC/eMMC/SDIO，为上一层提供具体读写接口，同时为下一层提供 host 端接口。

MMC/SD host 层是实现对 SD/MMC 控制器相关的操作，直接操作硬件，也是主要实现部分。

2.2 相关术语介绍

2.2.1 硬件术语

术语 解释说明
Sunxi 指 Allwinner 的一系列 SOC 硬件平台。
SD Secure Digital Memory Card
MMC Multimedia Card
eMMC Embedded MultiMediaCard
host 指具体的 SD/MMC 控制器

2.2.2 软件术语

无

2.3 模块配置介绍

2.3.1 sys_config.fex 配置说明

[card0_boot_para]

card_ctrl = 0
card_high_speed = 1
card_line = 4
sdc_d1 = port:PF0<2><1><3><default>
sdc_d0 = port:PF1<2><1><3><default>
sdc_clk = port:PF2<2><1><3><default>
sdc_cmd = port:PF3<2><1><3><default>
sdc_d3 = port:PF4<2><1><3><default>
sdc_d2 = port:PF5<2><1><3><default>

各个配置项的意义如下：

配置项 配置项含义
card_ctrl 0：选择卡量产相关的控制器
card_high_speed 速度模式 0 为低速，1 为高速
card_line 代表卡总线宽度，分别有 1,4,8
sdc_d1 sdc data1 的 GPIO 配置
sdc_d0 sdc data0 的 GPIO 配置
sdc_clk sdc clk 的 GPIO 配置
sdc_cmd sdc cmd 的 GPIO 配置
sdc_d3 sdc data3 的 GPIO 配置
sdc_d2 sdc data2 的 GPIO 配置

[card2_boot_para]

card_ctrl = 2
card_high_speed = 1
card_line = 8
sdc_clk = port:PC5<3><1><3><default>
sdc_cmd = port:PC6<3><1><3><default>
sdc_d0 = port:PC10<3><1><3><default>
sdc_d1 = port:PC13<3><1><3><default>
sdc_d2 = port:PC15<3><1><3><default>
sdc_d3 = port:PC8<3><1><3><default>
sdc_d4 = port:PC9<3><1><3><default>
sdc_d5 = port:PC11<3><1><3><default>
sdc_d6 = port:PC14<3><1><3><default>
sdc_d7 = port:PC16<3><1><3><default>
sdc_emmc_rst = port:PC1<3><1><3><default>
sdc_ds = port:PC0<3><2><3><default>
sdc_ex_dly_used = 2
sdc_io_1v8 = 1

各个配置项的意义如下：

配置项 配置项含义
card_ctrl 0：选择卡量产相关的控制器
card_high_speed 速度模式 0 为低速，1 为高速
card_line 代表卡总线宽度，分别有 1,4,8
sdc_clk sdc clk 的 GPIO 配置
sdc_cmd sdc cmd 的 GPIO 配置
sdc_d0 sdc data0 的 GPIO 配置
sdc_d1 sdc data1 的 GPIO 配置
sdc_d3 sdc data3 的 GPIO 配置
sdc_d4 sdc data4 的 GPIO 配置
sdc_d5 sdc data5 的 GPIO 配置
sdc_d6 sdc data6 的 GPIO 配置
sdc_d7 sdc data7 的 GPIO 配置
sdc_emmc_rst emmc 复位信号的 GPIO 配置
sdc_ds sdc ds 线的 GPIO 配置
sdc_ex_dly_used 采样模式控制，2: tune 采样点；1：固定采样点方式，烧写阶段和启动阶段，通过 sys_config 配置采样点；其它值：烧写阶段和启动阶段使用预设的采样点，通常用 2，不建议修改
sdc_io_1v8 1: 表示 eMMC IO 电平是 1.8V ，需要根据实际 emmc io 供电配置
sdc_force_boot_tuning 1: 强制启动 tuning
sdc_tm4_win_th Tune 采样最小可选窗口
sdc_dis_host_caps 禁止某一种速度模式，bit1：Host 不支持 HS-SDR；Bit3：Host不支持 8 线模式；bit6:Host 不支持 HS-DDR;bit7:Host 不支持HS200;bit8:Host 不支持 HS400；其他值，不建议使用

2.3.2 Device Tree 配置说明

2.3.2.1 1.uboot 阶段

放到板级目录下面：uboot-board.dts

2.3.2.1.1（1）sdc0
&sdc0_pins_a {
    allwinner,pins = "PF0", "PF1", "PF2",
        "PF3", "PF4", "PF5";
    allwinner,function = "sdc0";
    allwinner,muxsel = <2>;
    allwinner,drive = <3>;
    allwinner,pull = <1>;
};
&card0_boot_para {
    /* reg = <0x0 0x2 0x0 0x0>; */
    device_type = "card0_boot_para";
    card_ctrl = <0x0>;
    card_high_speed = <0x1>;
    card_line = <0x4>;
    pinctrl-0 = <&sdc0_pins_a>;
};
配置项 配置项含义
card_ctrl 0：选择卡量产相关的控制器
card_high_speed 速度模式 0 为低速，1 为高速
card_line 代表卡总线宽度，分别有 1,4,8
pinctrl-0 代表卡的 pin 设置
sdc0_pins_a 具体卡的 pin 设置，allwinner,pins 代表具体的 pin 名字，allwinner,function 表示 pin 选择的功能，这里选择 sdc0，allwinner,muxsel 代表 sdc0 对应 spec 里面的功能值，allwinner,drive 代表去掉能力，allwinner,pull 代表上下拉
2.3.2.1.2 （2）sdc2
&sdc2_pins_a {
    allwinner,pins = "PC1", "PC5", "PC6",
                    "PC8", "PC9", "PC10", "PC11",
                    "PC13", "PC14", "PC15", "PC16";
    allwinner,function = "sdc2";
    allwinner,muxsel = <3>;
    allwinner,drive = <3>;
    allwinner,pull = <1>;
};
&sdc2_pins_b {
    allwinner,pins = "PC0", "PC1", "PC5", "PC6",
                    "PC8", "PC9", "PC10", "PC11",
                    "PC13", "PC14", "PC15", "PC16";
    allwinner,function = "io_disabled";
    allwinner,muxsel = <7>;
    allwinner,drive = <1>;
    allwinner,pull = <1>;
};
&sdc2_pins_c {
    allwinner,pins = "PC0";
    allwinner,function = "sdc2";
    allwinner,muxsel = <3>;
    allwinner,drive = <3>;
    allwinner,pull = <2>;
};
&card2_boot_para {
    /*reg = <0x0 0x3 0x0 0x0>; */
    device_type = "card2_boot_para";
    card_ctrl = <0x2>;
    card_high_speed = <0x1>;
    card_line = <0x8>;
    pinctrl-0 = <&sdc2_pins_a &sdc2_pins_c>;
    sdc_ex_dly_used = <0x2>;
    sdc_io_1v8 = <0x1>;
    sdc_tm4_win_th = <0x08>;
    sdc_tm4_hs200_max_freq = <150>;
    sdc_tm4_hs400_max_freq = <100>;
    sdc_type = "tm4";
};
配置项 配置项含义
card_ctrl 0：选择卡量产相关的控制器
card_high_speed 速度模式 0 为低速，1 为高速
card_line 代表卡总线宽度，分别有 1,4,8
sdc_ex_dly_used 采样模式控制，2: tune 采样点；1：固定采样点方式，烧写阶段和启动阶段，通过 sys_config 配置采样点；其它值：烧写阶段和启动阶段使用预设的采样点，通常用 2
sdc_io_1v8 1: 表示 eMMC IO 电平是 1.8V, 需要根据实际 emmc io 供电配置
sdc_tm4_win_th Tune 采样最小可选窗口
sdc_tm4_hs200_max_freq/ 代表 emmc 的 hs200/hs400 最大频率设置, 不建议修改
sdc_tm4_hs400_max_freq
sdc2_pins_a, sdc2_pins_c 具体卡的 pin 设置，allwinner,pins 代表具体的 pin 名字，allwinner,function 表示 pin 选择的功能，这里选择 sdc0，allwinner,muxsel 代表sdc0 对应 spec 里面的功能值，allwinner,drive代表去掉能力，allwinner,pull 代表上下拉
2.3.2.2 2. 内核阶段

存放在 board.dts 或者内核目录下面 arch/armXX/boot/dts/sunxi/sunxiXiwXpX 中在不同的 Sunxi 硬件平台中，SD/MMC 控制器的数目也不一定相同，但对于每一个 SD/MMC 控制器来说，在 board.dts 中配置的参数相似。各个项目的意义如下

2.3.2.2.1 [sdc0] 通常用作 SD 卡
sdc0: sdmmc@04020000 {
    device_type = "sdc0";
    cd-used-24M;
    disable-wp;
    pinctrl-0 = <&sdc0_pins_a>;
    bus-width = <4>;
    cd-gpios = <&pio PF 6 6 1 3 0xffffffff>;
    /*non-removable;*/
    /*broken-cd;*/
    /*cd-inverted*/
    /*data3-detect;*/
    cap-sd-highspeed;
    sd-uhs-sdr50;
    sd-uhs-ddr50;
    sd-uhs-sdr104;
    no-sdio;
    no-mmc;
    sunxi-power-save-mode;
    /*sunxi-dis-signal-vol-sw;*/
    max-frequency = <150000000>;
    ctl-spec-caps = <0x8>;
    vmmc-supply = <&reg_dldo1>;
    vqmmc33sw-supply = <&reg_dldo1>;
    vdmmc33sw-supply = <&reg_dldo1>;
    vqmmc18sw-supply = <&reg_aldo1>;
    vdmmc18sw-supply = <&reg_aldo1>;
    status = "okay";
}；

各个配置项的意义如下：

配置项 配置项含义
device_type phy 索引值的选择
cd-used-24M 使用 24M 时钟检测插拔卡中断
disable-wp 卡设置写保护，ro
pinctrl-0 第一组 pin 脚的 GPIO 配置
bus-width bus-width
cd-gpios 卡检测的 GPIO 配置
non-removable 不可移除
broken-cd sd 卡检测方式：轮训
cd-inverted 卡检测的高电平有效还是低电平有效
data3-detect data3 线检测卡
cap-sd-highspeed SD 卡的 High speed
sd-uhs-sdr50 SD 卡的 uhs-sdr50
sd-uhs-ddr50 SD 卡的 uhs-ddr50
sd-uhs-sdr104 SD 卡的 uhs-sdr104
no-sdio 无 sdio
no-mmc 无 mmc
sunxi-power-save-mode 发送数据或者命令才有时钟输出
sunxi-dis-signal-vol-sw 关闭电压切换
max-frequency 最大频率
ctl-spec-caps 控制 spec 能力
vmmc-supply 供电电压、工作电压，需要根据实际 pmu 供电方案修改
vqmmc33sw-supply 3.3V 的 IO 电压，需要根据实际 pmu 供电方案修改
vdmmc33sw-supply 3.3V 的卡检测电压，需要根据实际 pmu 供电方案修改
vqmmc18sw-supply 1.8V 的 IO 电压，需要根据实际 pmu 供电方案修改
vdmmc18sw-supply 1.8V 的卡检测电压，需要根据实际 pmu 供电方案修改
status 设备树的状态
2.3.2.2.2 [sdc1] 通常用作 SDIO WIFI
sdc1: sdmmc@04021000 {
    pinctrl-0 = <&sdc0_pins_a>;
    bus-width = <4>;
    cap-sd-highspeed;
    sd-uhs-sdr50;
    sd-uhs-ddr50;
    sd-uhs-sdr104;
    no-sd;
    no-mmc;
    /*sunxi-power-save-mode;*/
    /*sunxi-dis-signal-vol-sw;*/
    cap-sdio-irq;
    keep-power-in-suspend;
    ignore-pm-notify;
    max-frequency = <150000000>;
    ctl-spec-caps = <0x8>;
    sunxi-dly-208M = <1 1 0 0 0 1>;
    vmmc-supply = <&reg_dldo1>;
    vqmmc33sw-supply = <&reg_dldo1>;
    vdmmc33sw-supply = <&reg_dldo1>;
    vqmmc18sw-supply = <&reg_aldo1>;
    vdmmc18sw-supply = <&reg_aldo1>;
    status = "okay";
}；

各个配置项的意义如下：

配置项 配置项含义
pinctrl-0 第一组 pin 脚的 GPIO 配置
bus-width 线宽
cap-sd-highspeed SDIO 卡的 High speed
sd-uhs-sdr50 SDIO 卡的 uhs-sdr50
sd-uhs-ddr50 SDIO 卡的 uhs-ddr50
sd-uhs-sdr104 SDIO 卡的 uhs-sdr104
no-sd 无 sd
no-mmc 无 mmc
sunxi-power-save-mode 发送数据或者命令才有时钟输出
sunxi-dis-signal-vol-sw 关闭电压切换
cap-sdio-irq 开启 SDIO 中断
keep-power-in-suspend 休眠时保持电源
ignore-pm-notify 忽略电源管理的通知
max-frequency 最大频率
ctl-spec-caps 控制 spec 能力
sunxi-dly-208M <1(cmd driver phase) 1(data driver phase) 00 0(data sample phase) 0(cmd sample phase)>
vmmc-supply 供电电压、工作电压，需要根据实际 pmu 供电方案修改
vqmmc33sw-supply 3.3V 的 IO 电压，需要根据实际 pmu 供电方案修改
vdmmc33sw-supply 3.3V 的卡检测电压，需要根据实际 pmu 供电方案修改
vqmmc18sw-supply 1.8V 的 IO 电压，需要根据实际 pmu 供电方案修改
vdmmc18sw-supply 1.8V 的卡检测电压，需要根据实际 pmu 供电方案修改
status 设备树的状态
2.3.2.2.3 [sdc2] 通常用作 eMMC
sdc2: sdmmc@04022000 {
    pinctrl-0 = <&sdc0_pins_a &sdc0_pins_c>;
    bus-width = <8>;
    non-removable;
    cap-mmc-highspeed;
    mmc-ddr-1_8v;
    mmc-hs200-1_8v;
    mmc-hs400-1_8v;
    no-sdio;
    no-sd;
    sunxi-power-save-mode;
    sunxi-dis-signal-vol-sw;
    max-frequency = <100000000>;
    ctl-spec-caps = <0x308>;
    vmmc-supply = <&reg_dldo1>;
    vqmmc-supply = <&reg_aldo1>;
    fixed-emmc-driver-type = <0x1>;
    sdc_tm4_sm0_freq0 = <0>;
    status = "disabled";
}；

各个配置项的意义如下：

配置项 配置项含义
pinctrl-0 第一组 pin 脚的 GPIO 配置
bus-width 线宽
non-removable 不可移除
cap-mmc-highspeed MMC 卡的 High speed
mmc-ddr-1_8v MMC 卡的 ddr50
mmc-hs200-1_8v MMC 卡的 hs200
mmc-hs400-1_8v MMC 卡的 hs400
no-sdio 无 sdio
no-sd 无 sd
sunxi-power-save-mode 发送数据或者命令才有时钟输出
sunxi-dis-signal-vol-sw 关闭电压切换
max-frequency 最大频率
vmmc-supply 供电电压、工作电压，需要根据实际 pmu 供电方案修改
vqmmc-supply IO 电压，需要根据实际 pmu 供电方案修改
fixed-emmc-driver-type 驱动能力等级调整，对应设置 Extended CSD register 中 HS_TIMING
sdc_tm4_sm0_freqn host timing setting
status 设备树的状态

2.3.3 kernel menuconfig 配置说明

在命令行中进入内核 longan 根目录，执行./build.sh menuconfig 进入配置界面，并按以下步骤操作：

1.menuconfig 主界面

​ 图 2-1: menuconfig 主界面

  1. 进入 Device Drivers，并选中 MMC/SD/SDIO card support 为 “ * ”

​ 图 2-2: Device drivers 界面

  1. 选择 Allwinner sunxi SD/MMC Host Controller support 为 “ * ”，编译进内核（M 为编译进模块）

​ 图 2-3: sdmmc 支持界面

2.4 源码结构介绍

SD/MMC 总线驱动的源代码位于内核在 drivers/mmc/host 目录下：drivers/mmc/host

├── sunxi-mmc.c // 集中了所有的的控制器的公共部分以及主要的控制逻辑代码，以及大部分的资源申请和使用，包括中断，pin，ccmu 等

├── sunxi-mmc.h // 为 Sunxi 平台的 SD/MMC 控制器驱动定义了一些公共的宏、数据结构

|—— sunxi-mmc-v4p1x.c // 部分平台的 sdc0、sdc1 的控制器差异部分驱动代码

|—— sunxi-mmc-v4p1x.h // 部分平台的 sdc0、sdc1 的控制器驱动定义了一些的宏、数据结构

|—— sunxi-mmc-v4p5x.c // sdc2 的控制器差异部分驱动代码

|—— sunxi-mmc-v4p5x.h // sdc2 的控制器驱动定义了一些的宏、数据结构

|—— sunxi-mmc-v5p3x.c /部分平台的 sdc0、sdc1 的控制器差异部分驱动代码

|—— sunxi-mmc-v5p3x.h//部分平台的 sdc0、sdc1 的控制器驱动定义了一些的宏、数据结构

|—— sunxi-mmc-debug.c 用于 debug 的代码

|—— sunxi-mmc-export.c 提供给其他模块的独立接口

2.5 驱动框架介绍

如源码结构介绍