Linux MMC 开发指南

文章目录

• Linux MMC 开发指南

• 1 前言

• 1.1 文档简介
• 1.2 目标读者
• 1.3 适用范围

• 2 模块介绍

• 2.1 模块功能介绍
• 2.2 相关术语介绍

• 2.2.1 硬件术语
• 2.2.2 软件术语

• 2.3 模块配置介绍

• 2.3.1 sys_config.fex 配置说明
• 2.3.2 Device Tree 配置说明

• 2.3.2.1 1.uboot 阶段
• 2.3.2.1.1（1）sdc0
• 2.3.2.1.2 （2）sdc2
• 2.3.2.2 2. 内核阶段
• 2.3.2.2.1 [sdc0] 通常用作 SD 卡
• 2.3.2.2.2 [sdc1] 通常用作 SDIO WIFI
• 2.3.2.2.3 [sdc2] 通常用作 eMMC

• 2.3.3 kernel menuconfig 配置说明

• 2.5 驱动框架介绍

• 3 模块接口说明

• 3.1 sunxi_mmc_rescan_card()

• 4 模块使用范例
• 5 FAQ

• 5.1 调试方法

• 5.1.1 调试工具
• 5.1.2 调试节点

• 5.1.2.1 1. 寄存器信息
• 5.1.2.2 2.emmc 信息
• 5.1.2.3 3、性能验证节点

• 5.2 常见问题

Linux MMC 开发指南

1 前言

1.1 文档简介

介绍 Linux 内核中 SD/MMC 子系统的接口及使用方法，为 SD/MMC 设备驱动的开发提供参考。

1.2 目标读者

SD/MMC 驱动的开发/维护人员。

1.3 适用范围

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

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：

[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：

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>;
};

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";
};

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 = <®_dldo1>;
    vqmmc33sw-supply = <®_dldo1>;
    vdmmc33sw-supply = <®_dldo1>;
    vqmmc18sw-supply = <®_aldo1>;
    vdmmc18sw-supply = <®_aldo1>;
    status = "okay";
}；

各个配置项的意义如下：

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 = <®_dldo1>;
    vqmmc33sw-supply = <®_dldo1>;
    vdmmc33sw-supply = <®_dldo1>;
    vqmmc18sw-supply = <®_aldo1>;
    vdmmc18sw-supply = <®_aldo1>;
    status = "okay";
}；

各个配置项的意义如下：

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 = <®_dldo1>;
    vqmmc-supply = <®_aldo1>;
    fixed-emmc-driver-type = <0x1>;
    sdc_tm4_sm0_freq0 = <0>;
    status = "disabled";
}；

各个配置项的意义如下：

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

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

图 2-2: Device drivers 界面

3. 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

3 模块接口说明

对外函数接口

3.1 sunxi_mmc_rescan_card()

• 作用：用于其他模块手动扫描 sd/sdio，主要提供给 wifi 驱动使用

• 参数：

• 参数 1:id 对于的物理控制器 id

• 返回：

• 无

4 模块使用范例

无

5 FAQ

1、问：sd 卡和 wifi 经常出现 retry：start 等打印的原因和原理；

答：出现这种情况是因为 sdio 通信失败了，一般是数据 crc 校验错误；对于这种错误主要怀疑，

硬件信号受到干扰；而这个 retry 机制是通过重发改变相位等方法来规避单次通信失败；在通信

无法回复的情况下，会出现大量的 retrylog，此时请检查硬件信号，供电等关键信息。

5.1 调试方法

5.1.1 调试工具

5.1.2 调试节点

5.1.2.1 1. 寄存器信息

linux5.4 内核

a.sdc2

(1).sdc2 gpio 寄存器信息

cat /sys/devices/platform/soc@2900000/4022000.sdmmc/sunxi_dump_gpio_register

(2).sdc2 ccmu 寄存器信息

cat /sys/devices/platform/soc@2900000/4022000.sdmmc/sunxi_dump_ccmu_register

(3).sdc2 host 寄存器信息

cat /sys/devices/platform/soc@2900000/4022000.sdmmc/sunxi_dump_host_register

b.sdc0

(1).sdc0 gpio 寄存器信息

cat /sys/devices/platform/soc@2900000/4020000.sdmmc/sunxi_dump_gpio_register

(2).sdc0 ccmu 寄存器信息

cat /sys/devices/platform/soc@2900000/4020000.sdmmc/sunxi_dump_ccmu_register

(3).sdc0 host 寄存器信息

cat /sys/devices/platform/soc@2900000/4020000.sdmmc/sunxi_dump_host_register

（4）手动扫描卡接口

echo 1 > /sys/devices/platform/soc@2900000/4020000.sdmmc/sunxi_insert

c.sdc1

(1).sdc1 gpio 寄存器信息

cat /sys/devices/platform/soc@2900000/4021000.sdmmc/sunxi_dump_gpio_register

(2).sdc1 ccmu 寄存器信息

cat /sys/devices/platform/soc@2900000/4021000.sdmmc/sunxi_dump_ccmu_register

(3).sdc1 host 寄存器信息

cat /sys/devices/platform/soc@2900000/4021000.sdmmc/sunxi_dump_host_register

linux4.9 内核

a.sdc2

(1).sdc2 gpio 寄存器信息

cat /sys/devices/platform/soc/sdc2/sunxi_dump_gpio_register

(2).sdc2 ccmu 寄存器信息

cat /sys/devices/platform/soc/sdc2/sunxi_dump_ccmu_register

(3).sdc2 host 寄存器信息

cat /sys/devices/platform/soc/sdc2/sunxi_dump_host_register

b.sdc0

(1).sdc0 gpio 寄存器信息

cat /sys/devices/platform/soc/sdc0/sunxi_dump_gpio_register

(2).sdc0 ccmu 寄存器信息

cat /sys/devices/platform/soc/sdc0/sunxi_dump_ccmu_register

(3).sdc0 host 寄存器信息

cat /sys/devices/platform/soc/sdc0/sunxi_dump_host_register

（4）手动扫描卡接口

echo 1 > /sys/devices/platform/soc/sdc0/sunxi_insert

c.sdc1

(1).sdc1 gpio 寄存器信息

cat /sys/devices/platform/soc/sdc1/sunxi_dump_gpio_register

(2).sdc1 ccmu 寄存器信息

cat /sys/devices/platform/soc/sdc1/sunxi_dump_ccmu_register

(3).sdc1 host 寄存器信息

cat /sys/devices/platform/soc/sdc1/sunxi_dump_host_register

5.1.2.2 2.emmc 信息

（1）获取路径：cd /sys/block/mmcblk0/device. 这里包含了大部分的 emmc 信息

block ffu_capable preferred_erase_size cid fwrev prv cmdq_en hwrev raw_rpmb_size_mult csd life_time rca date manfid rel_sectors driver mmcblk0rpmb rev dsr name serial enhanced_area_offset ocr subsystem enhanced_area_size oemid type enhanced_rpmb_supported power uevent erase_size pre_eol_info

（2）cat 需要的信息，

例如获取寿命信息

cat life_time

cat pre_eol_info

获取 emmc 名字

cat namd

获取生产日期

cat data

获取唯一识别码

cat cid

获取制造商 id

cat manfid

5.1.2.3 3、性能验证节点

该节点主要是用来记录底层存储的读写性能，该节点记录的数据不参含调度以及文件系统的影响。

为了描述方便，这里设定 base 目录这一概念，其中 X 代表控制器号；

内核 linux4.9 base=/sys/devices/platform/soc/sdcX

内核 linux5.4 base=/sys/devices/platform/soc@2900000/402X000.sdmmc

(1) 开始测量：echo 1 > /$base/sunxi_host_perf

(2) 进行读写操作

(3) 获取测试结果：cat /$base/sunxi_host_perf

图 5-1: sunxi_host_perf

(4) 速度计算：1073741824byte/105978400us = 9.66MB/s

(5) 清除测量数据：echo 0 > /$base/sunxi_host_perf

动态设置

以下动态设置的节点均于 base 目录下：

sunxi_host_perf 总开关，打开后下面设置才有效

sunxi_host_filter_w_sector：单笔数据传输的数据大于等于这个数据量，

sunxi_host_filter_w_speed 才生效，单位是扇区

sunxi_host_filter_w_speed：速度低于这个值就打印出来，单位是 B/S

参考

echo 20971520 > /$base/sunxi_host_filter_w_speed

echo 8 > /$base/sunxi_host_filter_w_sector

echo 1 > /$base/sunxi_host_perf

效果

20190322_17:24:37.207 [ 64.922940] c=25,a=0x 3fc00,bs= 2560,t= 105463us,sp=12136KB/s

20190322_17:24:37.586 [ 65.301113] c=25,a=0x 43800,bs= 2560,t= 92740us,sp=13802KB/s

20190322_17:24:37.829 [ 65.544155] c=25,a=0x 46000,bs= 2560,t= 94162us,sp=13593KB/s

20190322_17:24:37.967 [ 65.682744] c=25,a=0x 47400,bs= 2560,t= 77371us,sp=16543KB/s

20190322_17:24:38.041 [ 65.755126] c=25,a=0x 47e00,bs= 2560,t= 64860us,sp=19734KB/s

开机默认启动

在 dts 或者 sysconfig.fex 里面加入下面配置

per_enable：总开关，打开后下面设置才有效

fiter_sector ：传输的数据大于等于这个数据量，

fiter_speed 才生效，单位是扇区

fiter_speed：速度低于这个值就打印出来，单位是 B/S

参考

图 5-2: sysconfig 性能测试配置

效果

20190322_17:24:37.207 [ 64.922940] c=25,a=0x 3fc00,bs= 2560,t= 105463us,sp=12136KB/s

20190322_17:24:37.586 [ 65.301113] c=25,a=0x 43800,bs= 2560,t= 92740us,sp=13802KB/s

20190322_17:24:37.829 [ 65.544155] c=25,a=0x 46000,bs= 2560,t= 94162us,sp=13593KB/s

20190322_17:24:37.967 [ 65.682744] c=25,a=0x 47400,bs= 2560,t= 77371us,sp=16543KB/s

20190322_17:24:38.041 [ 65.755126] c=25,a=0x 47e00,bs= 2560,t= 64860us,sp=19734KB/s

5.2 常见问题

参考《MMC 量产问题快速排查指南》《eMMC 硬件排查指南》