linux内核支持sd卡(linux sd卡驱动)

本文介绍如何三招搞定Linux SD卡驱动调试。

一、SD卡介绍

SD Card（Secure Digital Memory Card）：即安全数码卡，是一种基于半导体快闪存储器的新一代高速存储设备。

SD卡架构如下：

网络图片

下面简单整理下SD卡的外部引脚、内部寄存器、速度等级和容量等级。

1、外部引脚

SD卡支持三种传输模式：SPI模式、1bit SD模式和4bit SD模式。

在实际项目中，自己主要调试后面两种模式，SD卡共有9个引脚，汇总如下：

2、内部寄存器

SD卡相关寄存器整理如下：

3、速度等级

根据数据传输速度，SD卡有不同的速度等级表示方法。

4、容量等级

SD卡容量目前支持：SD、SDHC和SDXC。

二、SD卡调试

1、原理图

预调驱动，先看原理图。

下图是RK3568和microSD卡槽之间的连接方式。

microSD卡连接图

2、SDCard配置

RK3568 SD卡配置文件：

1）arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3568.dtsi

 sdmmc0: dwmmc@fe2b0000 { compatible = "rockchip,rk3568-dw-mshc", "rockchip,rk3288-dw-mshc"; reg = <0x0 0xfe2b0000 0x0 0x4000>; interrupts = <GIC_SPI 98 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>; max-frequency = <150000000>; clocks = <&cru HCLK_SDMMC0>, <&cru CLK_SDMMC0>, <&cru SCLK_SDMMC0_DRV>, <&cru SCLK_SDMMC0_SAMPLE>; clock-names = "biu", "ciu", "ciu-drive", "ciu-sample"; fifo-depth = <0x100>; resets = <&cru SRST_SDMMC0>; reset-names = "reset"; status = "disabled"; };

2）arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3568-firefly-core.dtsi

 &sdmmc0 { max-frequency = <150000000>; supports-sd; bus-width = <4>; cap-mmc-highspeed; cap-sd-highspeed; disable-wp; sd-uhs-sdr104; vmmc-supply = <&vcc3v3_sd>; vqmmc-supply = <&vccio_sd>; pinctrl-names = "default"; pinctrl-0 = <&sdmmc0_bus4 &sdmmc0_clk &sdmmc0_cmd &sdmmc0_det>; status = "okay";};

其中：

clocks：表示SD卡控制器时钟、driver和sample时钟。

max-frequency：SD卡的最大运行频率，根据不同的模式进行调整。

supports-sd：表示为SD卡功能，必须添加。否则无法初始化SD卡。

bus-width：SD卡使用4线模式。如果不配置，默认1线模式。

cap-mmc-highspeed/cap-sd-highspeed：支持highspeed的SD卡。

vmmc-supply、vqmmc-supply：SD卡电源域。

SD3.0速度模式：

sd-uhs-sdr12：时钟频率不超过24M,信号电压1.8Vsd-uhs-sdr25：时钟频率不超过50M,信号电压1.8Vsd-uhs-sdr50：时钟频率不超过100M,信号电压1.8Vsd-uhs-ddr50：时钟频率不超过50M，采用双沿采样,信号电压1.8Vsd-uhs-sdr104：时钟频率不超过208M,信号电压1.8V

pinctrl-0：SD卡pinmux配置。

3、SDCard驱动

RK3568驱动文件：drivers/mmc/host/dw_mmc-rockchip.c，主要关注：

static const struct dw_mci_drv_data rk3288_drv_data = { .caps = dw_mci_rk3288_dwmmc_caps, .num_caps = ARRAY_SIZE(dw_mci_rk3288_dwmmc_caps), .set_ios = dw_mci_rk3288_set_ios, ## 配置时钟、总线、电源、片选、时序等 .execute_tuning = dw_mci_rk3288_execute_tuning, ## 调节driver clk和sample clk phase .parse_dt = dw_mci_rk3288_parse_dt, .init = dw_mci_rockchip_init,};

RK3568 SD控制器使用Synopsys IP，主要关注：dw_mci_rk3288_set_ios（）和dw_mci_rk3288_execute_tuning（）。

系统启动后，可通过如下命令查看SD卡属性（驱动实现：drivers/mmc/core/debugfs.c）：

[root@xiaotianbsp:/]# cat /sys/kernel/debug/mmc1/iosclock: 150000000 Hzactual clock: 148500000 Hzvdd: 21 (3.3 ~ 3.4 V)bus mode: 2 (push-pull)chip select: 0 (don't care)power mode: 2 (on)bus width: 2 (4 bits)timing spec: 6 (sd uhs SDR104)signal voltage: 1 (1.80 V)driver type: 0 (driver type B)

三、SDCard测试

下面测试基于SanDisk Ultra 1 32G SD卡完成。

1、SD卡检测

系统启动后，SD卡启动日志如下：

[ 1.225398] dwmmc_rockchip fe2b0000.dwmmc: Successfully tuned phase to 266[ 1.225420] mmc1: new ultra high speed SDR104 SDHC card at address aaaa[ 1.226456] mmcblk1: mmc1:aaaa SD32G 29.7 GiB[ 1.227643] mmcblk1: p1

如果SD卡没有正常初始化，出现如下日志：

[ 182.501273] mmc_host mmc1: Bus speed (slot 0) = 375000Hz (slot req 400000Hz, actual 375000HZ div = 0)[ 182.672282] mmc1: error -123 whilst initialising SD card[ 182.686489] mmc_host mmc1: Bus speed (slot 0) = 375000Hz (slot req 300000Hz, actual 187500HZ div = 1)[ 182.699318] mmc_host mmc1: Bus speed (slot 0) = 375000Hz (slot req 375000Hz, actual 375000HZ div = 0)[ 182.717513] mmc_host mmc1: Bus speed (slot 0) = 375000Hz (slot req 200000Hz, actual 187500HZ div = 1)

原因：mmc_sd_init_card()失败。出错信息定义（include/uapi/asm-generic/errno.h）：

#define ETIMEDOUT 110 /* Connection timed out */...#define ENOMEDIUM 123 /* No medium found */

2、SD卡寄存器

通过如下命令，可以查看SD卡相关寄存器的值。

[root@xiaotianbsp:/]# cd /sys/class/mmc_host/mmc1/mmc1:aaaa[root@xiaotianbsp:/sys/devices/platform/fe2b0000.dwmmc/mmc_host/mmc1/mmc1:aaaa]# lsblock driver hwrev oemid scr typecid dsr manfid power serial ueventcsd erase_size name preferred_erase_size ssrdate fwrev ocr rca subsystem[root@xiaotianbsp:/sys/devices/platform/fe2b0000.dwmmc/mmc_host/mmc1/mmc1:aaaa]# cat cid03534453443332478554c496d501636f## 其它寄存器查看方式类似

SD卡其它参数的查看方法如下：

[root@xiaotianbsp:/sys/devices/platform/fe2b0000.dwmmc/mmc_host/mmc1/mmc1:aaaa]# cat erase_size512[root@xiaotianbsp:/sys/devices/platform/fe2b0000.dwmmc/mmc_host/mmc1/mmc1:aaaa]# cat fwrev0x5[root@xiaotianbsp:/sys/devices/platform/fe2b0000.dwmmc/mmc_host/mmc1/mmc1:aaaa]# cat hwrev0x8[root@xiaotianbsp:/sys/devices/platform/fe2b0000.dwmmc/mmc_host/mmc1/mmc1:aaaa]# cat manfid0x000003[root@xiaotianbsp:/sys/devices/platform/fe2b0000.dwmmc/mmc_host/mmc1/mmc1:aaaa]# cat nameSD32G[root@xiaotianbsp:/sys/devices/platform/fe2b0000.dwmmc/mmc_host/mmc1/mmc1:aaaa]# cat oemid0x5344[root@xiaotianbsp:/sys/devices/platform/fe2b0000.dwmmc/mmc_host/mmc1/mmc1:aaaa]# cat serial0x54c496d5[root@xiaotianbsp:/sys/devices/platform/fe2b0000.dwmmc/mmc_host/mmc1/mmc1:aaaa]# cat typeSD

3、挂载/卸载

SD卡分区挂载命令：

[root@xiaotianbsp:/]# mount -t vfat /dev/mmcblk1p1 /tmp/[ 244.746983] FAT-fs (mmcblk1p1): utf8 is not a recommended IO charset for FAT filesystems, filesystem will be case sensitive![ 244.749331] FAT-fs (mmcblk1p1): Volume was not properly unmounted. Some data may be corrupt. Please run fsck.[root@xiaotianbsp:/]# mount.../dev/mmcblk1p1 on /tmp type vfat (rw,relatime,fmask=0022,dmask=0022,codepage=936,iocharset=utf8,shortname=mixed,errors=remount-ro)

SD卡分区卸载命令：

umount /dev/mmcblk1p1

4、创建分区

使用fdisk命令，可在SD卡上重新创建分区。

[root@xiaotianbsp:/]# fdisk /dev/mmcblk1...Command (m for help): p ## 1、查看现有分区Disk /dev/mmcblk1: 30 GB, 31914983424 bytes, 62333952 sectors3880 cylinders, 255 heads, 63 sectors/trackUnits: cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytesDevice Boot StartCHS EndCHS StartLBA EndLBA Sectors Size Id Type/dev/mmcblk1p1 0,0,17 1023,254,63 16 62333951 62333936 29.7G c Win95 FAT32 (LBA)Command (m for help): d ## 2、删除分区Selected partition 1Command (m for help): pDisk /dev/mmcblk1: 30 GB, 31914983424 bytes, 62333952 sectors3880 cylinders, 255 heads, 63 sectors/trackUnits: cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytesDevice Boot StartCHS EndCHS StartLBA EndLBA Sectors Size Id TypeCommand (m for help): n ## 3、创建新分区，共创建了2个分区Command action e extended p primary partition (1-4)pPartition number (1-4): 1First cylinder (1-3880, default 1): Using default value 1Last cylinder or +size or +sizeM or +sizeK (1-3880, default 3880): 1940Command (m for help): pDisk /dev/mmcblk1: 30 GB, 31914983424 bytes, 62333952 sectors3880 cylinders, 255 heads, 63 sectors/trackUnits: cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytesDevice Boot StartCHS EndCHS StartLBA EndLBA Sectors Size Id Type/dev/mmcblk1p1 0,1,1 1023,254,63 63 31166099 31166037 14.8G 83 LinuxCommand (m for help): nCommand action e extended p primary partition (1-4)pPartition number (1-4): 2First cylinder (1941-3880, default 1941): Using default value 1941Last cylinder or +size or +sizeM or +sizeK (1941-3880, default 3880): Using default value 3880Command (m for help): pDisk /dev/mmcblk1: 30 GB, 31914983424 bytes, 62333952 sectors3880 cylinders, 255 heads, 63 sectors/trackUnits: cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytesDevice Boot StartCHS EndCHS StartLBA EndLBA Sectors Size Id Type/dev/mmcblk1p1 0,1,1 1023,254,63 63 31166099 31166037 14.8G 83 Linux/dev/mmcblk1p2 1023,254,63 1023,254,63 31166100 62332199 31166100 14.8G 83 LinuxCommand (m for help): w ## 4、保存新分区

5、读写测试

测试SD卡写命令：

[root@RK356X:/]# time dd oflag=direct,nonblock if=/dev/zero of=/dev/mmcblk1p1 bs=1M count=100100+0 records in100+0 records out104857600 bytes (105 MB, 100 MiB) copied, 3.4844 s, 30.1 MB/sreal 0m 3.49suser 0m 0.00ssys 0m 0.16s

测试SD卡读命令：

[root@RK356X:/]# time dd iflag=direct,nonblock if=/dev/mmcblk1p1 of=/dev/null bs=1M count=100100+0 records in100+0 records out104857600 bytes (105 MB, 100 MiB) copied, 1.65236 s, 63.5 MB/sreal 0m 1.65suser 0m 0.00ssys 0m 0.03s

上面命令中配置的iflag和oflag属性，可以规避文件系统cache，直接读写，不使用buffer cache。