海思ubootsd卡协议

news2024/11/26 9:40:20

在start_armboot()函数中调用mmc_initialize(0)初始化mmc;最终调用到int hi_mci_initialize(unsigned int dev_num)函数;内容如下:

static int hi_mci_initialize(unsigned int dev_num)
{
    struct mmc *mmc = NULL;
    static struct himci_host *host;
    unsigned int regval;
    unsigned long base_addr = 0;
    HIMCI_DEBUG_FUN("Function Call");

    /* enable SDIO clock and clock 50MHz 使能时钟且设置时钟为50M*/
    hi_mci_sys_init(dev_num);

    base_addr = SDIO0_BASE_REG; //SDIO基地址

    /* check controller version. 检查控制器协议*/
    regval = himci_readl(base_addr +  MCI_VERID);
    if ((regval != MCI_VERID_VALUE) && (regval != MCI_VERID_VALUE2)) {
        printf("MMC/SD/EMMC controller version incorrect.\n");
        return -ENODEV;
    }

    host = malloc(sizeof(struct himci_host)); //申请内存
    if (!host)
        return -ENOMEM;

    memset(host, 0, sizeof(struct himci_host));

    mmc = &host->mmc; //获得host中的mmc变量,下面准备填充mmc;
    mmc->priv = host;//私有指针放上级（父）对象;

    host->base = base_addr;//赋值基地址
    host->dma_des = hi_dma_des;
    host->dev_id = dev_num;//设备编号
    host->card_status = hi_mci_sys_card_detect(host);//探测卡状态
    host->port = 0;
#ifdef CONFIG_EMMC_SUPPORT
#ifdef CONFIG_EMMC_PORT
    host->port = CONFIG_EMMC_PORT;
#endif
#endif

    sprintf(mmc->name, DRIVER_NAME);
    mmc->send_cmd = hi_mci_request;//发送命令回调
    mmc->set_ios = hi_mci_set_ios;
    mmc->init = hi_mci_init;//初始化回调
    mmc->host_caps = MMC_MODE_HS | MMC_MODE_HS_52MHz
        | MMC_MODE_4BIT | MMC_MODE_8BIT;

    mmc->voltages = MMC_VDD_32_33 | MMC_VDD_33_34;//电压值范围

    mmc->f_min = MMC_CCLK_MIN;
    mmc->f_max = MMC_CCLK_MAX;
#ifdef CONFIG_HIMCI_V200
    mmc->is_init = 0;
#endif

    mmc_register(mmc);//注册mmc

    add_shutdown(himci_shutdown);//关机回调
    return 0;
}

重要的两个结构体struct mmc和struct himci_host ；

struct himci_host {
    struct mmc        mmc;
    unsigned long        base;//基地址
    unsigned int        card_status;//卡状态(插入/拔出)
    unsigned int        dev_id;//设备编号id
    unsigned int        port;
    int            cmd_id;
    struct mmc_cmd        *cmd;
    struct himci_dma_des    *dma_des;
};

mmc结构体其中几个变量对应下面sd卡协议中的寄存器;

struct mmc {
#ifdef CONFIG_HIMCI_V200
    int is_init;
#endif
    struct list_head link;
    char name[32];//名字
    void *priv;//私有指针
    uint voltages;//电压值
    uint version;//版本号
    uint f_min;
    uint f_max;
    int high_capacity;//最高容量
    uint bus_width;//总线宽度
    uint clock;//时钟
    uint card_caps;//卡容量
    uint host_caps;
    uint ocr; //操作条件寄存器; 32bit
    uint scr[2];//sd卡配置寄存器;有关sd存储卡特殊功能的信息;64bit
    uint csd[4];//卡特定数据;有关卡操作条件的信息; 128bit
    uint cid[4];//卡片识别号:用于识别的卡片个人编号; 128bit
    ushort rca;//相对卡地址;卡的本地系统地址,由卡动态建议并在初始化期间由主机批准;16bit
    uint tran_speed;//传输速度
    uint read_bl_len;
    uint write_bl_len;
    u64 capacity;
    block_dev_desc_t block_dev;
    int (*send_cmd)(struct mmc *mmc,
            struct mmc_cmd *cmd, struct mmc_data *data);
    void (*set_ios)(struct mmc *mmc);
    int (*init)(struct mmc *mmc);
};

OCR寄存器:

其中0~23为电压范围;

bit30位:卡容量状态位,当卡为大容量内存卡时,该位为1; 当卡为标准内存卡时,该位为0;卡容量状态位在卡上电过程完成且卡上电状态位设置为1后生效;

Bit31位:卡上电状态位,若上电状态完成,设置为1;

CID寄存器

卡标识寄存器,128bit; 包含了卡标识信息在卡识别阶段使用; 每个读写卡应该具有唯一的识别号;

对应结构体为struct mmc_cid;

struct mmc_cid {
    unsigned long psn; //产品序列号
    unsigned short oid;//一个2字符ASCII字符串，用于标识卡OEM和/或卡内容
    unsigned char mid;//制造商ID
    unsigned char prv;//产品修订版
    unsigned char mdt;//制造日期
    char pnm[7];//产品名称
};

CSD寄存器

卡特定数据寄存器提供有关访问卡内容的信息;定义了数据格式,纠错类型,最大数据访问时间,DSR寄存器寄存器的寄存器可编程部分可由CMD27更改;

TAAC

定义数据访问时间的异步部分;

NSAC

定义数据访问时间的时钟相关因素的最坏情况。NSAC的单位是100时钟周期。因此，数据访问时间的时钟相关部分的最大值是25.5k个时钟周期。

总访问时间NAC是TAAC和NSAC的总和。它应由主机根据实际时钟速率进行计算。读取访问时间应被解释为数据块或流的第一数据位的典型延迟。

TRAN_SPPED

定义了每一个数据行的最大传输速率;

CCC

SD存储卡命令集分为多个子集(命令类); CCC中的值为1bit表示支持相应的命令类;

READ_BL_LEN

最大读取数据长度计算为2的read_bl_len次方;

READ_BL_PARTIAL

SD存储卡中始终允许部分块读取;意味着可以使用最小的块,最小块为一个字节；

WRITE_BLK_MISALIGN/READ_BLK_MISALIGN

定义由一个命令写入/读的数据块是否可以分布在多个物理块上存储设备的块;内存块的大小在WRITE_BL_LEN/READ_BL_LEN中定义; =0表示跨越物理块边界无效; =1表示允许跨越物理块边界;

DSR_IMP

定义可配置驱动程序阶段是否集成在卡上。=0表未被实施 =1表示已实施;

C_SIZE

此参数用于计算用户的数据卡容量;

VDD_R_CURR_MIN, VDD_W_CURR_MIN

最小电源VDD处的读取和写入电流的最大值编码如下;

VDD_R_CURR_MAX, VDD_W_CURR_MAX

最大电源V DD处的读和写电流的最大值编码;

C_SIZE_MULT

此参数用于编码因子MULT,以计算总设备大小;

MULT = 2的(C_SIZE_MULT+2)次方;

ERASE_BLK_EN

定义要擦除的数据的单位大小的粒度,擦除操作可以擦除512字节的一个或多个单位SECTOR_SIZE;

如果ERASE_BLK_EN=0，主机可以擦除一个或多个SECTOR_SIZE单元。擦除将开始从包含起始地址的扇区的开头到包含结束地址;

如果ERASE_BLK_EN=1，主机可以擦除一个或多个512字节的单元。包含数据的所有块从起始地址到结束地址被擦除;

SECTOR_SIZE

可擦除扇区的大小;

WP_GRP_ENABLE

值为0表示不可能进行组写保护;

R2W_FACTOR

将典型块编程时间定义为读取访问时间的倍数;

WRITE_BL_LEN

最大写入数据块长度计算为2 的write_BL_LEN次方。最大块长度可能因此在512到2048字节的范围内。始终支持512字节的写入块长度。

WRITE_BL_PARTIAL

定义块写入命令中是否可以使用部分块大小。

WRITE_BL_PARTIAL=0表示在512字节单位的分辨率可用于面向块的数据写入。

WRITE_BL_PARTIAL=1表示也可以使用更小的块。最小块大小为1字节；

FILE_FORMAT_GRP

指示选定的文件格式组；

COPY

定义内容是原始（=0）还是已复制（=1）;

PERM_WRITE_PROTECT

永久保护整个卡内容不被覆盖或擦除（所有写入和擦除此卡的命令被永久禁用）。默认值为0，即不永久写入受保护的。

TMP_WRITE_PROTECT

暂时保护整个卡内容不被覆盖或擦除（所有写入和擦除此卡的命令暂时禁用）。该位可以设置和重置。默认值为0，即不写保护。

FILE_FORMAT

指示卡上的文件格式;

CRC

CRC字段携带CSD内容的校验和;

uboot中对应结构体如下:

struct mmc_csd
{
    u8    csd_structure:2,
        spec_vers:4,
        rsvd1:2;
    u8    taac;
    u8    nsac;
    u8    tran_speed;
    u16    ccc:12,
        read_bl_len:4;
    u64    read_bl_partial:1,
        write_blk_misalign:1,
        read_blk_misalign:1,
        dsr_imp:1,
        rsvd2:2,
        c_size:12,
        vdd_r_curr_min:3,
        vdd_r_curr_max:3,
        vdd_w_curr_min:3,
        vdd_w_curr_max:3,
        c_size_mult:3,
        sector_size:5,
        erase_grp_size:5,
        wp_grp_size:5,
        wp_grp_enable:1,
        default_ecc:2,
        r2w_factor:3,
        write_bl_len:4,
        write_bl_partial:1,
        rsvd3:5;
    u8    file_format_grp:1,
        copy:1,
        perm_write_protect:1,
        tmp_write_protect:1,
        file_format:2,
        ecc:2;
    u8    crc:7;
    u8    one:1;
};

hi_mci_initialize()函数又调用了mmc_register(mmc);

int mmc_register(struct mmc *mmc)
{
#ifdef CONFIG_HIMCI_V200
    struct himci_host *host = mmc->priv;
#endif

    /* Setup the universal parts of the block interface just once */
    mmc->block_dev.if_type = IF_TYPE_MMC;
    mmc->block_dev.part_type = PART_TYPE_DOS;
#ifdef CONFIG_HIMCI_V200
    mmc->block_dev.dev = host->dev_id;
#else
    mmc->block_dev.dev = cur_dev_num++;
#endif
    mmc->block_dev.removable = 1;
    mmc->block_dev.block_read = mmc_mbread;
    mmc->block_dev.block_write = mmc_bwrite;

    INIT_LIST_HEAD (&mmc->link);

    list_add_tail (&mmc->link, &mmc_devices);//将mmc加入全局mmc设备链表

    return 0;
}

其中主要初始化block_dev结构体,结构体如下:

typedef struct block_dev_desc {
    int        if_type;    /* type of the interface 接口类型*/
    int        dev;        /* device number 设备号*/
    unsigned char    part_type;    /* partition type 分区类型*/
    unsigned char    target;        /* target SCSI ID 目标SCSI ID*/
    unsigned char    lun;        /* target LUN 目标LUN*/
    unsigned char    type;        /* device type 设备类型*/
    unsigned char    removable;    /* removable device 可移动的设备*/
#ifdef CONFIG_LBA48
    unsigned char    lba48;        /* device can use 48bit addr (ATA/ATAPI v7) 设备可以使用48bit地址*/
#endif
    lbaint_t        lba;        /* number of blocks 块数量*/
    unsigned long    blksz;        /* block size 块大小*/
    char        vendor [40+1];    /* IDE model, SCSI Vendor */
    char        product[20+1];    /* IDE Serial no, SCSI product IDE型号，SCSI供应商*/
    char        revision[8+1];    /* firmware revision 固件版本*/
    unsigned long    (*block_read)(int dev,
                      unsigned long start,
                      lbaint_t blkcnt,
                      void *buffer);
    unsigned long    (*block_write)(int dev,//设备号
                       unsigned long start,//块起始地址
                       lbaint_t blkcnt,//块数量
                       const void *buffer);
    void        *priv;        /* driver private struct pointer */
}block_dev_desc_t;

其中block_read和block_write回调函数用于块读/写;

两个回调函数都调用了mmc_send_cmd命令;

int mmc_send_cmd(struct mmc *mmc, struct mmc_cmd *cmd, struct mmc_data *data)
{
    return mmc->send_cmd(mmc, cmd, data);
}

又回调了send_cmd函数, 该函数在最初的hi_mci_initialize函数中被赋值为hi_mci_request；

mmc_send_cmd调用示例:

int mmc_read_block(struct mmc *mmc, void *dst, uint blocknum)
{
    struct mmc_cmd cmd;
    struct mmc_data data;

    cmd.cmdidx = MMC_CMD_READ_SINGLE_BLOCK;

    if (mmc->high_capacity)
        cmd.cmdarg = blocknum;
    else
        cmd.cmdarg = blocknum * mmc->read_bl_len;

    cmd.resp_type = MMC_RSP_R1;
    cmd.flags = 0;

    data.dest = dst;
    data.blocks = 1;
    data.blocksize = mmc->read_bl_len;
    data.flags = MMC_DATA_READ;

    return mmc_send_cmd(mmc, &cmd, &data);
}

其中将cmd和data结构体填充后调用mmc_send_cmd(); 读buf地址被赋值到data.dest处返回;

hi_mci_request()函数中先调用hi_mci_setup_data()准备数据,如将目的地址赋值给dma对应地址等;填充好dma结构体; 然后调用hi_mci_idma_start（）开启dma; 完成数据的读/写;

在函数hi_mci_initialize()中还初始化了初始化回调mmc->init = hi_mci_init;

然后在start_armboot中调用mmc_flash_init(0); 该函数最终调用了hi_mci_init();

hi_mci_init()调用了hi_mci_init_card()；

static void hi_mci_init_card(struct himci_host *host)
{
    unsigned int tmp_reg;

    HIMCI_DEBUG_FUN("Function Call");
    HIMCI_ASSERT(host);

    hi_mci_sys_reset(host);

    /* card reset */
    himci_writel(~(1<<host->port), host->base + MCI_RESET_N);
    __udelay(CONFIG_MMC_RESET_LOW_TIMEOUT);

    /* card power off and power on */
    hi_mci_ctrl_power(host, POWER_OFF);
    __udelay(CONFIG_MMC_POWER_OFF_TIMEOUT * 1000);
    hi_mci_ctrl_power(host, POWER_ON);
    __udelay(CONFIG_MMC_POWER_ON_TIMEROUT * 1000);

    /* card reset cancel */
    himci_writel(1<<host->port, host->base + MCI_RESET_N);
    __udelay(CONFIG_MMC_RESET_HIGH_TIMEROUT);

    /* set drv/smpl phase shift 时钟相位*/
    tmp_reg = himci_readl(host->base + MCI_UHS_REG_EXT);
    tmp_reg &= ~(DRV_PHASE_MASK | SMPL_PHASE_MASK);
    tmp_reg |= DRV_PHASE_SHIFT | SMPL_PHASE_SHIFT;
    himci_writel(tmp_reg, host->base + MCI_UHS_REG_EXT);

    /* clear MMC host intr  MCI_RINTSTS:原始中断状态寄存器*/
    himci_writel(ALL_INT_CLR, host->base + MCI_RINTSTS);

    /* MASK MMC host intr  MCI_INTMASK：中断屏蔽寄存器*/
    tmp_reg = himci_readl(host->base + MCI_INTMASK);
    tmp_reg &= ~ALL_INT_MASK;
    himci_writel(tmp_reg, host->base + MCI_INTMASK);

    /* enable inner DMA mode and close intr of MMC host controler */
    tmp_reg = himci_readl(host->base + MCI_CTRL);
    tmp_reg &= ~INTR_EN; //全局中断使能 1:=使能
    tmp_reg |= USE_INTERNAL_DMA;//使用内置DMA搬移数据
    himci_writel(tmp_reg, host->base + MCI_CTRL);

    /* enable dma intr */
    tmp_reg = himci_readl(host->base + MCI_IDINTEN);
    tmp_reg &= ~MCI_IDINTEN_MASK;
    tmp_reg = TI | RI | NI;//使能发送接收中断
    himci_writel(tmp_reg, host->base + MCI_IDINTEN);

    /* set timeout param [31-8]:卡数据传输超时时间[7-0]:回复超时时间*/
    himci_writel(DATA_TIMEOUT | RESPONSE_TIMEOUT, host->base + MCI_TIMEOUT);

    /* set FIFO param */
    himci_writel(BURST_SIZE | RX_WMARK | TX_WMARK, host->base + MCI_FIFOTH);
}

该函数实现了 (a)复位mmc主机控制器; （b）卡复位 （c）卡掉电后上电 （d）取消卡复位 （e）设置时钟相位 （f）清空mmc主机中断寄存器 （g）设置中断掩码 （h）使能dma模式且关闭mmc主机控制器中断使能；(i)使能dma中断 (j)设置超时参数 (k)设置fifo参数;

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