5. [mmc subsystem] mmc core（第五章）——card相關模塊（mmc type card）

来源:https://www.cnblogs.com/linhaostudy/archive/2019/05/05/10811290.html
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零、說明（重要，需要先搞清楚概念有助於後面的理解） 1、mmc core card相關模塊為對應card實現相應的操作，包括初始化操作、以及對應的匯流排操作集合。負責和對應card協議層相關的東西。 這裡先學習mmc type card。後續再學習sd type card。 對應代碼： 2、另外，這裡 ...


零、說明（重要，需要先搞清楚概念有助於後面的理解）

1、mmc core

card相關模塊為對應card實現相應的操作，包括初始化操作、以及對應的匯流排操作集合。負責和對應card協議層相關的東西。

這裡先學習mmc type card。後續再學習sd type card。

對應代碼：

drivers/mmc/core/mmc.c（提供介面）， 
drivers/mmc/core/mmc-ops.c（提供和mmc type card協議相關的操作）， 
drivers/mmc/core/mmc-ops.h

2、另外，這裡繼續強調一下mmc的概念

mmc core是指mmc subsystem的核心實現，這裡的mmc是表示mmc匯流排、介面、設備相關的一種統稱，可以理解為一種軟體架構。

而mmc type card則是指mmc卡或者emmc。

總之，這裡的mmc是兩種概念概念，需要自己先消化一下。

3、mmc匯流排和mmc_bus

在本文裡面這兩個是不同的概念。

mmc_bus是指mmc core抽象出來的虛擬匯流排，和mmc設備對應的硬體匯流排無關，是一種軟體概念。

而本文的mmc匯流排是一種物理概念，是實際的匯流排，是和host controller直接相關聯的。

一、API總覽

1、mmc type card匹配相關

  • mmc_attach_mmc

提供給mmc core主模塊使用，用於綁定card到host bus上（也就是card和host的綁定）。

通過mmc_host獲取mmc type card信息，初始化mmc_card，併進行部分驅動，最後將其註冊到mmc_bus上。

    原型：int mmc_attach_mmc(struct mmc_host *host)

2、mmc type card協議相關操作

  • mmc_ops提供了部分和mmc type

card協議相關操作，這些操作會在mmc.c中mmc的初始化過程中被使用到。

建議先簡單瞭解一下mmc協議的內容。後續會進行總結。

  • mmc_go_idle

發送CMD0指令，GO_IDLE_STATE

使mmc card進入idle state。

雖然進入到了Idle State，但是上電覆位過程並不一定完成了，這主要靠讀取OCR的busy位來判斷，而流程歸結為下一步。

  • mmc_send_op_cond

發送CMD1指令，SEND_OP_COND

這裡會設置card的工作電壓寄存器OCR，並且通過busy位（bit31）來判斷card的上電覆位過程是否完成，如果沒有完成的話需要重覆發送。
完成之後，mmc card進入ready state。

  • mmc_all_send_cid

這裡會發送CMD2指令，ALL_SEND_CID

廣播指令，使card回覆對應的CID寄存器的值。在這裡就相應獲得了CID寄存器的值了，存儲在cid中。

完成之後，MMC card會進入Identification State。

  • mmc_set_relative_addr

發送CMD3指令，SET_RELATIVE_ADDR

設置該mmc card的關聯地址為card->rca，也就是0x0001

完成之後，該MMC card進入standby模式。

  • mmc_send_csd

發送CMD9指令，MMC_SEND_CSD

要求mmc card發送csd寄存器，存儲到card->raw_csd中，也就是原始的csd寄存器的值。

此時mmc card還是處於standby state

  • mmc_select_card & mmc_deselect_cards

發送CMD7指令，SELECT/DESELECT CARD

選擇或者斷開指定的card

這時卡進入transfer state。後續可以通過各種指令進入到receive-data state或者sending-data state依次來進行數據的傳輸

  • mmc_get_ext_csd

發送CMD8指令，SEND_EXT_CSD

這裡要求處於transfer state的card發送ext_csd寄存器，這裡獲取之後存放在ext_csd寄存器中

這裡會使card進入sending-data state，完成之後又退出到transfer state。

  • mmc_switch

發送CMD6命令，MMC_SWITCH

用於設置ext_csd寄存器的某些bit

  • mmc_send_status

發送CMD13命令，MMC_SEND_STATUS

要求card發送自己當前的狀態寄存器

  • mmc_send_cid

發送CMD10命令，MMC_SEND_CID

要求mmc card回覆cid寄存器

  • mmc_card_sleepawake

發送CMD5命令，MMC_SLEEP_AWAKE

使card進入或者退出sleep state，由參數決定。關於sleep state是指card的一種狀態，具體參考emmc 5.1協議。

先結合協議理解上述幾個mmc type card的操作函數有助於理解後續mmc card的初始化代碼。具體參考第五節。

二、數據結構

1、mmc_ops & mmc_ops_unsafe

struct mmc_bus_ops表示mmc host在匯流排上的操作集合，由host的card 設備來決定，mmc type card、sd type card相應的操作集合是不一樣的。

mmc_ops和mmc_ops_unsafe則表示mmc type card所屬的host對於匯流排的操作集合。

static const struct mmc_bus_ops mmc_ops = {
    .awake = mmc_awake,  
    .sleep = mmc_sleep,     
    .remove = mmc_remove,   
    .detect = mmc_detect,
    .suspend = NULL,
    .resume = NULL,
    .power_restore = mmc_power_restore,
    .alive = mmc_alive,
    .change_bus_speed = mmc_change_bus_speed,
};

static const struct mmc_bus_ops mmc_ops_unsafe = {
    .awake = mmc_awake,    // 使mmc匯流排上的mmc type card退出sleep state
    .sleep = mmc_sleep,       // 使mmc匯流排的mmc type card進入sleep state
    .remove = mmc_remove,   // 釋放mmc type card
    .detect = mmc_detect,   // 檢測mmc匯流排的mmc type card是否拔出
    .suspend = mmc_suspend,   // suspend掉mmc匯流排上的mmc type card，註意不僅僅會使card進入sleep state，還會對clock以及mmc cache進行操作
    .resume = mmc_resume,   // resume上mmc匯流排上的mmc type card
    .power_restore = mmc_power_restore,   // 恢復mmc匯流排上的mmc type card的電源狀態
    .alive = mmc_alive,   // 檢測mmc匯流排上的mmc type card狀態是否正常
    .change_bus_speed = mmc_change_bus_speed,   // 修改mmc匯流排時鐘頻率
};

mmc_ops_unsafe和mmc_ops的區別在於是否實現suspend和resume方法。

對於card不可移除的host來說，需要使用mmc_ops_unsafe這個mmc_bus_ops來支持suspend和resume。

之所以在上述註釋中不斷說明mmc匯流排，是為了強調應該和mmc_bus虛擬匯流排區分開來，這裡的mmc匯流排是物理概念、是和host controller直接相關聯的。

2、mmc_type

struct device_type mmc_type中為mmc_card定義了很多屬性，可以在sysfs中進行查看。

/sys/class/mmc_host/mmc0/mmc0:0001
或者/sys/bus/mmc/devices/mmc0:0001下可以查看到如下屬性
block    cid   csd   date   driver   enhanced_area_offset   enhanced_area_size   erase_size   fwrev   hwrev
manfid    name   oemid   power   preferred_erase_size   prv   raw_rpmb_size_mult   rel_sectors
runtime_pm_timeout    serial   subsystem   type   uevent

mmc_type對應實現如下：

static struct device_type mmc_type = {
    .groups = mmc_attr_groups,
};

static const struct attribute_group *mmc_attr_groups[] = {
    &mmc_std_attr_group,
    NULL,
};

static struct attribute_group mmc_std_attr_group = {
    .attrs = mmc_std_attrs,
};

MMC_DEV_ATTR(cid, "%08x%08x%08x%08x\n", card->raw_cid[0], card->raw_cid[1],
    card->raw_cid[2], card->raw_cid[3]);
MMC_DEV_ATTR(csd, "%08x%08x%08x%08x\n", card->raw_csd[0], card->raw_csd[1],
    card->raw_csd[2], card->raw_csd[3]);
//...................略過一些
MMC_DEV_ATTR(raw_rpmb_size_mult, "%#x\n", card->ext_csd.raw_rpmb_size_mult);
MMC_DEV_ATTR(rel_sectors, "%#x\n", card->ext_csd.rel_sectors);

static struct attribute *mmc_std_attrs[] = {
    &dev_attr_cid.attr,
    &dev_attr_csd.attr,
    &dev_attr_date.attr,
    &dev_attr_erase_size.attr,
    &dev_attr_preferred_erase_size.attr,
    &dev_attr_fwrev.attr,
    &dev_attr_hwrev.attr,
//.....................略過一些
    &dev_attr_rel_sectors.attr,
    NULL,
};

補充說明，可以發現這些信息都是從mmc_card的cid寄存器和ext_csd寄存器中讀取的。

三、介面代碼說明

1、mmc_attach_mmc實現

用於通過mmc_host獲取mmc type card信息，初始化mmc_card，併進行部分驅動，最後將其註冊到mmc_bus上。

  • 主要工作：

    • 設置匯流排模式

    • 選擇一個card和host都支持的最低工作電壓

    • 對於不同type的card，相應mmc匯流排上的操作協議也可能有所不同。所以需要設置相應的匯流排操作集合（mmc_host->bus_ops）

    • 初始化card使其進入工作狀態（mmc_init_card）

    • 為card構造對應的mmc_card並且註冊到mmc_bus中（mmc_add_card，具體參考《mmc core——bus模塊說明》）

代碼如下：

int mmc_attach_mmc(struct mmc_host *host)
{
    int err;
    u32 ocr;

    BUG_ON(!host);
    WARN_ON(!host->claimed);

    /* Set correct bus mode for MMC before attempting attach */
/* 在嘗試匹配之前，先設置正確的匯流排模式 */
    if (!mmc_host_is_spi(host))
        mmc_set_bus_mode(host, MMC_BUSMODE_OPENDRAIN);

/* 獲取card的ocr寄存器 */
    err = mmc_send_op_cond(host, 0, &ocr);
        // 發送CMD1命令（MMC_SEND_OP_COND），並且參數為0
        // 這裡獲取OCR（Operation condition register）32位的OCR包含卡設備支持的工作電壓表，存儲到ocr變數中
        // 如果Host的IO電壓可調整，那調整前需要讀取OCR。為了不使卡誤進入Inactive State，可以給MMC卡發送不帶參數的CMD1，這樣可以僅獲取OCR寄存器，而不會改變卡的狀態。

/* 對於不同type的card，相應mmc匯流排上的操作協議也可能有所不同 */
/* 所以這裡設置mmc_host的匯流排操作集合，為mmc_ops_unsafe或者mmc_ops，上述已經說明 */
    mmc_attach_bus_ops(host);
        // 設置host->bus_ops，也就是會為host的bus選擇一個操作集，對於non-removable的host來說，這裡對應應該為mmc_ops_unsafe

/* 為card選擇一個HOST和card都支持的最低電壓 */
    if (host->ocr_avail_mmc)
        host->ocr_avail = host->ocr_avail_mmc; // 選擇mmc的可用ocr值作為host的ocr_avail值

    if (ocr & 0x7F) {
        ocr &= ~0x7F; // 在標準MMC協議中，OCR寄存器的bit6-0位是屬於保留位，並不會使用，所以這裡對應將其清零
    }
    host->ocr = mmc_select_voltage(host, ocr); // 通過OCR寄存器選擇一個HOST和card都支持的最低電壓

/* 調用mmc_init_card初始化該mmc type card，這裡是核心函數，後續會繼續說明 */
    err = mmc_init_card(host, host->ocr, NULL);   // 初始化該mmc type card，併為其分配和初始化一個對應的mmc_card
    if (err)
        goto err;

/* 將分配到的mmc_card註冊到mmc_bus中 */
    mmc_release_host(host);   // 先釋放掉host，可能是在mmc_add_card中會獲取這個host
    err = mmc_add_card(host->card);   
        // 調用到mmc_add_card，將card註冊到設備驅動模型中。
        // 這時候該mmc_card就掛在了mmc_bus上，會和mmc_bus上的block這類mmc driver匹配起來。具體再學習mmc card driver的時候再說明。
    mmc_claim_host(host);   // 再次申請host
    if (err)
        goto remove_card;

/* clock scaling相關的東西，這裡暫時先不關心 */
    mmc_init_clk_scaling(host);

    register_reboot_notifier(&host->card->reboot_notify);

    return 0;

remove_card:
    mmc_release_host(host);
    mmc_remove_card(host->card);
    mmc_claim_host(host);
    host->card = NULL;
err:
    mmc_detach_bus(host);

    pr_err("%s: error %d whilst initialising MMC card\n",
        mmc_hostname(host), err);

    return err;
}

重點說明

（1）在attach過程中，有一個很重要的函數mmc_init_card，第四節就要圍繞這個函數進行展開。

（2）調用了mmc_add_card之後mmc_card就掛在了mmc_bus上，會和mmc_bus上的block（mmc_driver）匹配起來。相應block（mmc_driver）就會進行probe，驅動card，實現card的實際功能（也就是存儲設備的功能）。會對接到塊設備子系統中。具體在學習mmc card driver的時候再說明。

四、mmc type card內部核心代碼說明

1、mmc_init_card

在第三節中，可以看出mmc_attach_mmc中的一個核心函數就是mmc_init_card，用於對mmc type card進行實質性的初始化，併為其分配和初始化一個對應的mmc_card。這部分和協議相關，需要先學習一下mmc協議。

  • 主要工作
    • 根據協議初始化mmc type card，使其進入相應狀態（standby state）
    • 為mmc type card構造對應mmc_card併進行設置
    • 從card的csd寄存器以及ext_csd寄存器獲取card信息並設置到mmc_card的相應成員中
    • 根據host屬性以及一些需求修改ext_csd寄存器的值
    • 設置mmc匯流排時鐘頻率以及位寬
  • 代碼如下
static int mmc_init_card(struct mmc_host *host, u32 ocr,
    struct mmc_card *oldcard)
{
// struct mmc_host *host：該mmc card使用的host
// ocr：表示了host要使用的電壓，在mmc_attach_mmc中，已經得到了一個HOST和card都支持的最低電壓  struct mmc_card *card;
    int err = 0;
    u32 cid[4];
    u32 rocr;
    u8 *ext_csd = NULL;

    BUG_ON(!host);
    WARN_ON(!host->claimed);

    /* Set correct bus mode for MMC before attempting init */
    if (!mmc_host_is_spi(host))
        mmc_set_bus_mode(host, MMC_BUSMODE_OPENDRAIN);  // 設置匯流排模式為開漏模式

/* 根據mmc協議從mmc匯流排上選中一張card（協議的初始化流程） */
    mmc_go_idle(host);
        // 發送CMD0指令，GO_IDLE_STATE
        // 使mmc card進入idle state。
        // 雖然進入到了Idle State，但是上電覆位過程並不一定完成了，這主要靠讀取OCR的busy位來判斷，而流程歸結為下一步。

    /* The extra bit indicates that we support high capacity */
    err = mmc_send_op_cond(host, ocr | (1 << 30), &rocr);
        // 發送CMD1指令，SEND_OP_COND
        // 這裡會設置card的工作電壓寄存器OCR，並且通過busy位（bit31）來判斷card的上電覆位過程是否完成，如果沒有完成的話需要重覆發送。
        // 完成之後，mmc card進入ready state。

    /*
     * Fetch CID from card.
     */
    if (mmc_host_is_spi(host))
        err = mmc_send_cid(host, cid);
    else
        err = mmc_all_send_cid(host, cid);
                // 這裡會發送CMD2指令，ALL_SEND_CID
                // 廣播指令，使card回覆對應的CID寄存器的值。在這裡就相應獲得了CID寄存器的值了，存儲在cid中。
                // 完成之後，MMC card會進入Identification State。

    if (oldcard) {
。。。
    } else {
/* 調用mmc_alloc_card分配一個mmc_card併進行部分設置 */
        card = mmc_alloc_card(host, &mmc_type); 
                // 為card配分一個struct mmc_card結構體併進行初始化，在mmc_type中為mmc定義了大量的屬性。
                // 具體參考“《mmc core——bus模塊說明》——》mmc_alloc_card”
        card->type = MMC_TYPE_MMC; // 設置card的type為MMC_TYPE_MMC
        card->rca = 1;  // 設置card的RCA地址為1
        memcpy(card->raw_cid, cid, sizeof(card->raw_cid));      // 將讀到的CID存儲到card->raw_cid，也就是原始CID值中
        card->reboot_notify.notifier_call = mmc_reboot_notify;
        host->card = card;      // 將mmc_card和mmc_host 進行關聯
    }


/* 設置card RCA地址 */
    if (!mmc_host_is_spi(host)) {
        err = mmc_set_relative_addr(card);
                // 發送CMD3指令，SET_RELATIVE_ADDR
                // 設置該mmc card的關聯地址為card->rca，也就是0x0001
                // 完成之後，該MMC card進入standby模式。

        mmc_set_bus_mode(host, MMC_BUSMODE_PUSHPULL);
                // 設置匯流排模式為MMC_BUSMODE_PUSHPULL
    }

/* 從card的csd寄存器以及ext_csd寄存器獲取信息並設置到mmc_card的相應成員中 */
    if (!oldcard) {
        /*
         * Fetch CSD from card.
         */
        err = mmc_send_csd(card, card->raw_csd);
                // 發送CMD9指令，MMC_SEND_CSD
                // 要求mmc card發送csd寄存器，存儲到card->raw_csd中，也就是原始的csd寄存器的值。
                // 此時mmc card還是處於standby state

        err = mmc_decode_csd(card);
                // 解析raw_csd，獲取到各個bit的值並設置到card->csd中的相應成員上

        err = mmc_decode_cid(card);
                // 解析raw_cid，獲取到各個bit的值並設置到card->cid中的相應成員上
    }

    /*
     * Select card, as all following commands rely on that.
     */
    if (!mmc_host_is_spi(host)) {
        err = mmc_select_card(card);
                // 發送CMD7指令，SELECT/DESELECT CARD
                // 選擇或者斷開指定的card
                // 這時卡進入transfer state。後續可以通過各種指令進入到receive-data state或者sending-data state依次來進行數據的傳輸
    }

    if (!oldcard) {
        err = mmc_get_ext_csd(card, &ext_csd);
                // 發送CMD8指令，SEND_EXT_CSD
                // 這裡要求處於transfer state的card發送ext_csd寄存器，這裡獲取之後存放在ext_csd寄存器中
                // 這裡會使card進入sending-data state，完成之後又退出到transfer state。

        card->cached_ext_csd = ext_csd;    // 將ext_csd原始值存儲到card->cached_ext_csd，表示用來保存ext_csd的一塊緩存，可能還沒有和card的ext_csd同步
        err = mmc_read_ext_csd(card, ext_csd);  // 解析ext_csd的值，獲取到各個bit的值並設置到card->ext_csd中的相應成員上

        if (!(mmc_card_blockaddr(card)) && (rocr & (1<<30)))
            mmc_card_set_blockaddr(card);

        /* Erase size depends on CSD and Extended CSD */
        mmc_set_erase_size(card);  // 設置card的erase_size，扇區裡面的擦除位元組數，讀出來是512K

        if (card->ext_csd.sectors && (rocr & MMC_CARD_SECTOR_ADDR))
            mmc_card_set_blockaddr(card);
    }

/* 根據host屬性以及一些需求修改ext_csd寄存器的值 */
    /*
     * If enhanced_area_en is TRUE, host needs to enable ERASE_GRP_DEF
     * bit.  This bit will be lost every time after a reset or power off.
     */
    if (card->ext_csd.enhanced_area_en ||
        (card->ext_csd.rev >= 3 && (host->caps2 & MMC_CAP2_HC_ERASE_SZ))) {
        err = mmc_switch(card, EXT_CSD_CMD_SET_NORMAL,
                 EXT_CSD_ERASE_GROUP_DEF, 1,
                 card->ext_csd.generic_cmd6_time);
                // 發送CMD6命令，MMC_SWITCH
                // 用於設置ext_csd寄存器的某些bit
                // 當enhanced_area_en 被設置的時候，host需要去設置ext_csd寄存器中的EXT_CSD_ERASE_GROUP_DEF位為1
    }

    if (card->ext_csd.part_config & EXT_CSD_PART_CONFIG_ACC_MASK) {
        card->ext_csd.part_config &= ~EXT_CSD_PART_CONFIG_ACC_MASK;
        err = mmc_switch(card, EXT_CSD_CMD_SET_NORMAL, EXT_CSD_PART_CONFIG,
                 card->ext_csd.part_config,
                 card->ext_csd.part_time);
                // 發送CMD6命令，MMC_SWITCH
                // 用於設置ext_csd寄存器的某些bit
                // 設置ext_csd寄存器中的EXT_CSD_CMD_SET_NORMAL位為EXT_CSD_PART_CONFIG
        card->part_curr = card->ext_csd.part_config &
                  EXT_CSD_PART_CONFIG_ACC_MASK;
    }

    if ((host->caps2 & MMC_CAP2_POWEROFF_NOTIFY) &&
        (card->ext_csd.rev >= 6)) {
        err = mmc_switch(card, EXT_CSD_CMD_SET_NORMAL,
                 EXT_CSD_POWER_OFF_NOTIFICATION,
                 EXT_CSD_POWER_ON,
                 card->ext_csd.generic_cmd6_time);
                 // 發送CMD6命令，MMC_SWITCH
                // 用於設置ext_csd寄存器的某些bit
                // 設置ext_csd寄存器中的EXT_CSD_POWER_OFF_NOTIFICATION位為EXT_CSD_POWER_ON
    }

/* 設置mmc匯流排時鐘頻率以及位寬 */
    err = mmc_select_bus_speed(card, ext_csd); // 激活host和card都支持的最大匯流排速度
        //.........這裡過濾掉一些設置ext_csd的代碼
    if (!oldcard) {

        if (card->ext_csd.bkops_en) {
            INIT_DELAYED_WORK(&card->bkops_info.dw,
                      mmc_start_idle_time_bkops);
                        // 如果emmc支持bkops的話，就初始化card->bkops_info.dw工作為mmc_start_idle_time_bkops
        }
    }

    return 0;
}

後續會有一篇文章《結合log分析emmc初始化過程中的命令流程》來說明上述mmc_init_card的實際流程。

2、mmc_ops_unsafe相關函數實現

選擇幾個重點的進行說明：

static const struct mmc_bus_ops mmc_ops_unsafe = {
    .awake = mmc_awake,    // 使mmc匯流排上的mmc type card退出sleep state
    .sleep = mmc_sleep,       // 使mmc匯流排的mmc type card進入sleep state
    .remove = mmc_remove,   // 釋放mmc type card
    .detect = mmc_detect,   // 檢測mmc匯流排的mmc type card是否拔出
    .suspend = mmc_suspend,   // suspend掉mmc匯流排上的mmc type card，註意不僅僅會使card進入sleep state，還會對clock以及mmc cache進行操作
    .resume = mmc_resume,   // resume上mmc匯流排上的mmc type card
    .power_restore = mmc_power_restore,   // 恢復mmc匯流排上的mmc type card的電源狀態
    .alive = mmc_alive,   // 檢測mmc匯流排上的mmc type card狀態是否正常
    .change_bus_speed = mmc_change_bus_speed,   // 修改mmc匯流排時鐘頻率
};


/**********************使mmc匯流排上的mmc type card退出sleep state************************/
static int mmc_awake(struct mmc_host *host)
{
        //...
    if (card && card->ext_csd.rev >= 3) {   // 判斷版本是否大於3
        err = mmc_card_sleepawake(host, 0);   
                // 發送CMD5指令，MMC_SLEEP_AWAKE，參數為0，表示退出sleep state.（如果參數為1就是進入sleep state）
                // 完成之後，該MMC card從sleep state進入standby模式。
    }
        //...
}

/**********************檢測mmc匯流排的mmc type card是否拔出************************/
static void mmc_detect(struct mmc_host *host)
{
    int err;
    mmc_rpm_hold(host, &host->card->dev);
    mmc_claim_host(host);

/* 檢測card是否被拔出 */
    err = _mmc_detect_card_removed(host);

    mmc_release_host(host);

    /*
     * if detect fails, the device would be removed anyway;
     * the rpm framework would mark the device state suspended.
     */
/* card並沒有被拔出，說明出現異常了，標記card的rpm狀態為suspend */
    if (!err)
        mmc_rpm_release(host, &host->card->dev);

/* card確實被拔出，正常釋放card */
    if (err) {
        mmc_remove(host);

        mmc_claim_host(host);
        mmc_detach_bus(host);
        mmc_power_off(host);
        mmc_release_host(host);
    }
}

/********************** 修改mmc匯流排時鐘頻率************************/
/**
 * mmc_change_bus_speed() - Change MMC card bus frequency at runtime
 * @host: pointer to mmc host structure
 * @freq: pointer to desired frequency to be set
 *
 * Change the MMC card bus frequency at runtime after the card is
 * initialized. Callers are expected to make sure of the card's
 * state (DATA/RCV/TRANSFER) beforing changing the frequency at runtime.
 */
static int mmc_change_bus_speed(struct mmc_host *host, unsigned long *freq)
{
    int err = 0;
    struct mmc_card *card;

    mmc_claim_host(host);
    /*
     * Assign card pointer after claiming host to avoid race
     * conditions that may arise during removal of the card.
     */
    card = host->card;

    if (!card || !freq) {
        err = -EINVAL;
        goto out;
    }

/* 確定出一個可用頻率 */
    if (mmc_card_highspeed(card) || mmc_card_hs200(card)
            || mmc_card_ddr_mode(card)
            || mmc_card_hs400(card)) {
        if (*freq > card->ext_csd.hs_max_dtr)
            *freq = card->ext_csd.hs_max_dtr;
    } else if (*freq > card->csd.max_dtr) {
        *freq = card->csd.max_dtr;
    }

    if (*freq < host->f_min)
        *freq = host->f_min;

/* 根據實際要設置的頻率值來設置時鐘 */
    if (mmc_card_hs400(card)) {
        err = mmc_set_clock_bus_speed(card, *freq);
        if (err)
            goto out;
    } else {
        mmc_set_clock(host, (unsigned int) (*freq));
    }

  /* 對於hs200來說，修改完頻率之後需要執行execute_tuning來選擇一個合適的採樣點 */
    if (mmc_card_hs200(card) && card->host->ops->execute_tuning) {
        /*
         * We try to probe host driver for tuning for any
         * frequency, it is host driver responsibility to
         * perform actual tuning only when required.
         */
        mmc_host_clk_hold(card->host);
        err = card->host->ops->execute_tuning(card->host,
                MMC_SEND_TUNING_BLOCK_HS200);
        mmc_host_clk_release(card->host);

        if (err) {
            pr_warn("%s: %s: tuning execution failed %d. Restoring to previous clock %lu\n",
                   mmc_hostname(card->host), __func__, err,
                   host->clk_scaling.curr_freq);
            mmc_set_clock(host, host->clk_scaling.curr_freq);   // 採樣失敗，設置回原來的時鐘頻率
        }
    }
out:
    mmc_release_host(host);
    return err;
}

五、mmc ops介面說明

1、說明

  • mmc_ops提供了部分和mmc type card協議相關操作，這些操作會在mmc.c中mmc的初始化過程中被使用到。
  • 這些操作都會發起mmc請求，因此會調用mmc core主模塊的mmc請求API，會在mmc core中進行說明。
  • 建議先簡單瞭解一下mmc協議的內容。後續會進行總結。

2、代碼說明

以下說明比較典型和比較特殊的介面

  • mmc_send_status（典型）

發送CMD13命令，MMC_SEND_STATUS

要求card發送自己當前的狀態寄存器

int mmc_send_status(struct mmc_card *card, u32 *status)
{
    int err;
    struct mmc_command cmd = {0};

    BUG_ON(!card);
    BUG_ON(!card->host);

/* 主要是根據對應命令構造struct mmc_command */
    cmd.opcode = MMC_SEND_STATUS;   // 設置命令操作碼opcode，這裡設置為MMC_SEND_STATUS，也就是CMD13
    if (!mmc_host_is_spi(card->host))
        cmd.arg = card->rca << 16;   // 設置命令的對應參數，這裡設置為card的RCA地址
    cmd.flags = MMC_RSP_SPI_R2 | MMC_RSP_R1 | MMC_CMD_AC;   // 設置請求的一些標識，包括命令類型，response類型等等

/* 調用mmc_wait_for_cmd發送命令請求並且等待命令處理完成。 */
    err = mmc_wait_for_cmd(card->host, &cmd, MMC_CMD_RETRIES);
    if (err)
        return err;

    /* NOTE: callers are required to understand the difference
     * between "native" and SPI format status words!
     */
/* 對response的處理 */
    if (status)
        *status = cmd.resp[0];      // 依照協議，response[0]存儲了status，因此這裡提取cmd.resp[0]

    return 0;
}
  • mmc_send_op_cond（特殊）

發送CMD1指令，SEND_OP_COND

在idle狀態時，向卡傳送Host支持的電壓範圍，卡回覆OCR的值以及上電覆位的狀態。如果發送的電壓參數為0，則卡僅傳回OCR的值，並不進行判斷。如果發送的電壓參數存在，則和卡本身的OCR對比，若不符合，則卡進入Inactive State，符合，則返回OCR寄存器的值。

其實和典型的介面類似，但是其特殊之處在於需要通過busy位（bit31）來判斷card的上電覆位過程是否完成，如果沒有完成的話需要重覆發送。

int mmc_send_op_cond(struct mmc_host *host, u32 ocr, u32 *rocr)
{
    struct mmc_command cmd = {0};
    int i, err = 0;

    BUG_ON(!host);

/* 主要是根據對應命令構造struct mmc_command */
    cmd.opcode = MMC_SEND_OP_COND;
    cmd.arg = mmc_host_is_spi(host) ? 0 : ocr;
    cmd.flags = MMC_RSP_SPI_R1 | MMC_RSP_R3 | MMC_CMD_BCR;

/* 需要判斷status的busy（bit31）來判斷上電覆位是否完成，如果沒有完成的話需要重覆發送。 */
    for (i = 100; i; i--) {
        err = mmc_wait_for_cmd(host, &cmd, 0);
        if (err)
            break;

        /* if we're just probing, do a single pass */
        if (ocr == 0)   // ocr為0，說明只是讀取ocr寄存器的值，不進行判斷
            break;

        /* otherwise wait until reset completes */
        if (mmc_host_is_spi(host)) {
            if (!(cmd.resp[0] & R1_SPI_IDLE))
                break;
        } else {
            if (cmd.resp[0] & MMC_CARD_BUSY)
                break;
                        // 如果發送的電壓參數存在，則和卡本身的OCR對比，若不符合，則卡進入Inactive State，符合，則返回OCR寄存器的值。
                        // 同時，需要判斷OCR寄存器的busy位來判斷上電覆位是否完成。
        }

        err = -ETIMEDOUT;

        mmc_delay(10);
    }

    if (rocr && !mmc_host_is_spi(host))
        *rocr = cmd.resp[0];

    return err;
}
  • mmc_send_ext_csd

發送CMD8指令，SEND_EXT_CSD

這裡要求處於transfer state的card發送ext_csd寄存器，這裡獲取之後存放在ext_csd寄存器中

這裡會使card進入sending-data state，完成之後又退出到transfer state。

特殊之處在於涉及到了DATA線上的數據傳輸，會調用到內部介面mmc_send_cxd_data。

如下：

int mmc_switch(struct mmc_card *card, u8 set, u8 index, u8 value,
        unsigned int timeout_ms)
{
    return __mmc_switch(card, set, index, value, timeout_ms, true, false);
}

int __mmc_switch(struct mmc_card *card, u8 set, u8 index, u8 value,
         unsigned int timeout_ms, bool use_busy_signal,
         bool ignore_timeout)
{
    int err;
    struct mmc_command cmd = {0};
    unsigned long timeout;
    u32 status;

    BUG_ON(!card);
    BUG_ON(!card->host);

/* 主要是根據對應命令構造struct mmc_command */
    cmd.opcode = MMC_SWITCH;
    cmd.arg = (MMC_SWITCH_MODE_WRITE_BYTE << 24) |
          (index << 16) |
          (value << 8) |
          set;
    cmd.flags = MMC_CMD_AC;
    if (use_busy_signal)
        cmd.flags |= MMC_RSP_SPI_R1B | MMC_RSP_R1B;
    else
        cmd.flags |= MMC_RSP_SPI_R1 | MMC_RSP_R1;
    cmd.cmd_timeout_ms = timeout_ms;
    cmd.ignore_timeout = ignore_timeout;


/* 調用mmc_wait_for_cmd發送命令請求並且等待命令處理完成。 */
    err = mmc_wait_for_cmd(card->host, &cmd, MMC_CMD_RETRIES);
    if (err)
        return err;

    /* No need to check card status in case of unblocking command */
    if (!use_busy_signal)
        return 0;

/* 調用mmc_send_status發送CMD13獲取card status，等待card退出programming state。 */
    timeout = jiffies + msecs_to_jiffies(MMC_OPS_TIMEOUT_MS);
    do {
        err = mmc_send_status(card, &status);
        if (err)
            return err;
        if (card->host->caps & MMC_CAP_WAIT_WHILE_BUSY)
            break;
        if (mmc_host_is_spi(card->host))
            break;

        /* Timeout if the device never leaves the program state. */
        if (time_after(jiffies, timeout)) {
            pr_err("%s: Card stuck in programming state! %s\n",
                mmc_hostname(card->host), __func__);
            return -ETIMEDOUT;
        }
    } while (R1_CURRENT_STATE(status) == R1_STATE_PRG);

    if (mmc_host_is_spi(card->host)) {
        if (status & R1_SPI_ILLEGAL_COMMAND)
            return -EBADMSG;
    } else {
        if (status & 0xFDFFA000)
            pr_warning("%s: unexpected status %#x after "
                   "switch", mmc_hostname(card->host), status);
        if (status & R1_SWITCH_ERROR)
            return -EBADMSG;
    }

    return 0;
}

後續會有一篇文章《結合log分析emmc初始化過程中的命令流程》來說明上述mmc_init_card的實際流程。


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