Linux mmc framework1：软件架构

[部分内容来自] http://www.wowotech.net/comm/mmc_framework_arch.html

1. 前言

由eMMC基础技术1：MMC简介中MMC、SD、SDIO的介绍可知，这三种技术都是起源于MMC技术，有很多共性，因此Linux kernel统一使用MMC framework管理所有和这三种技术有关的设备。

本文将基于eMMC基础技术1：MMC简介对MMC技术的介绍，学习Linux kernel MMC framework的软件架构。

2. 软件架构

Linux kernel的驱动框架有两个要点（尽管本站前面的文章已经多次强调，本文还是要再说明一下，因为这样的设计思想，说一千遍都不会烦）：

1）抽象硬件（硬件架构是什么样子，驱动框架就应该是什么样子）。

2）向“客户”提供使用该硬件的API（之前我们提到最多的客户是“用户空间的Application”，不过也有其它“客户”，例如内核空间的其它driver、其它framework）。

以本文的描述对象为例，MMC framework的软件架构如下面“图片1”所示：

图片1 Linux MMC framework软件架构

MMC framework分别有“从左到右”和“从下到上”两种层次结构。

1） 从左到右

MMC协议是一个总线协议，因此包括Host controller、Bus、Card三类实体（从左到右）。相应的，MMC framework抽象出了host、bus、card三个软件实体，以便和硬件一一对应：

host，负责驱动Host controller，提供诸如访问card的寄存器、检测card的插拔、读写card等操作方法。从设备模型的角度看，host会检测卡的插入，并向bus注册MMC card设备；

bus，是MMC bus的虚拟抽象，以标准设备模型的方式，收纳MMC card（device）以及对应的MMC driver（driver）；

card，抽象具体的MMC卡，由对应的MMC driver驱动（从这个角度看，可以忽略MMC的技术细节，只需关心一个个具有特定功能的卡设备，如存储卡、WIFI卡、GPS卡等等）。

2）从下到上

MMC framework从下到上也有3个层次（老生常谈了）：

MMC core位于中间，是MMC framework的核心实现，负责抽象host、bus、card等软件实体，负责向底层提供统一、便利的编写Host controller driver的API；

MMC host controller driver位于底层，基于MMC core提供的框架，驱动具体的硬件（MMC controller）；

MMC card driver位于最上面，负责驱动MMC core抽象出来的虚拟的card设备，并对接内核其它的framework（例如块设备、TTY、wireless等），实现具体的功能。

3. 模块视图

图 mmc子系统模块视图

• card

block_c：为每个mmc设备向block子系统注册为一个块设备，并实现块设备的ops。为每个块设备创建一个request queue, 通过add_disk将磁盘添加到系统中，block子系统就可以对mmc设备进行操作。实现了请求处理函数，同时启动线程来处理block层发下来的request请求

queue_c：实现request queue的创建、销毁，创建request queue的处理线程

• core

core_c：是整个mmc子系统的核心，对上承接mmc子系统的block层，主要提取实现了requset相关的公有操作接口；对下承接具体的控制器，主要提取host ios相关的初始化配置接口，以及bus_type相关的操作， 同时为host提供了相关的接口。

bus_c:定义mmc_bus_type 总线；

sdio_bus.c：定义sdio_bus_type总线；

mmc_c: 实现了mmc_bus_type的mmc_ops，规约了eMMC卡的初始化流程；

sd_c: 实现了mmc_bus_type的mmc_sd_ops，规约了SD卡的初始化流程；

sdio_c: 实现了mmc_bus_type的mmc_sdio_ops，规约了SDIO卡的初始化流程；

mmc_ops.c：定义了eMMC卡相关的一系列操作接口，如go idle,设置电压，设置速率模式

sd_ops_c: 定义了SD卡相关的一系列操作接口

sdio_ops_c: 定义了SDIO卡相关的一系列操作接口

host_c:是对控制器的共有操作进行抽象

• host

xxx-mmc_c：host controller驱动

4.领域视图

图 mmc子系统领域视图

mmc_queue <-> mmc_card  <-> mmc_host 具有一一对应的关系。

mmc_host:         　　mmc core使用struct mmc_host来抽象mmc host controller

mmc_card:        　　是对mmc device的抽象，由于定义了mmc_bus_type类型的总线，此处mmc_card是与mmc_bus_type配套

mmc_blk_data:　　为block的核心结构体，用于存放mmc block的一些数据，与mmc slot对应

5. 关键流程

图 mmc子系统总体流程

文件名	文件路径
main_c	kernel/init/main_c
setup_c	arch/arm64/kernel/setup_c
platform_c	driver/of/platform_c
device_c	driver/of/device_c
block_c	drivers/mmc/card/block_c
core_c	drivers/mmc/card/core_c
xxx_mmc_c	driers/mmc/host/xxx_mmc_c

表 关键流程中的文件及路径说明

• 向platform bus注册xxx_mmc platform_device

此处的main_c文件位于kernel/init/main_c，其中的start_kernel是kernel的入口函数，以arm64为例，通过如下的调用流程会调用到arm64_device_init

start_kernel->

　　setup_arch->

　　　　unflatten_device_tree//将dts文件解析成设备树

　　rest_init->

　　　　do_initcalls->

　　　　　　arm64_device_init

arm64_device_init中会调用of_platform_populate来注册platform_device

arm64_device_init->

of_platform_populate->

of_platform_bus_create->

of_platform_device_create_pdata->

　　　　　　　　　　device_add //此处会创建并注册xxx_mmc platform_device

• subsys_initcall(mmc_init)注册总线

mmc_init主要完成mmc bus, mmc host class以及sdio bus的创建

• mmc_blk_init向mmc bus注册mmc_driver

通过drivers/mmc/card/block_c中的module_init(mmc_blk_init)，完成了mmc_driver向mmc bus的注册

• 向platform bus注册xxx_mmc platform_driver

通过drivers/mmc/host/xxx_mmc_c中module_init(owl_mmc_init)完成xxx_mmc platfrom driver向platform bus的注册；

由于前述arm64_device_init的过程中会完成xxx_mmc platform device的注册，因此此处会触发xxx_mmc_probe的执行

• 执行mmc_blk_probe

xxx_mmc_probe的执行最终会触发mmc card的创建和注册，触发mmc_blk_probe的执行；

xxx_mmc_probe会通过mmc_alloc_host并通过mmc_add_host初始化，最终通过mmc_detect_change完成mmc card的创建和注册，这样就会触发mmc_blk_probe的执行

xxx_mmc_probe->

　　mmc_alloc_host

　　mmc_add_host->

　　　　mmc_start_host->

6.参考文档

[1]http://www.wowotech.net/comm/mmc_framework_arch.html