uboot原始碼-MMC分析
一、uboot與linux驅動
1、uboot是裸機程式
- 狹義的驅動的概念：作業系統中用來具體操控硬體的那部分程式碼叫驅動。
- 裸機中沒有驅動的概念，因為沒有作業系統。
- 裸機程式是直接操控硬體的，而作業系統中則是通過驅動來操控硬體。兩者的本質區別是分層。
2、uboot的虛擬地址對硬體操作的影響
（1）作業系統下，MMU是開啟的，即linux驅動使用的都是虛擬地址。純裸機程式不會開啟MMU，全部使用實體地址。
- 這是裸機下和驅動中操控硬體的一個重要區別。
（2）uboot早期也是純實體地址工作，但是現在的uboot開啟了MMU做了虛擬地址對映。
- 查uboot中的虛擬地址對映表，發現除了0x30000000-0x3FFFFFFF對映到了0xC0000000-0xCFFFFFFF之外，其餘的虛擬地址空間全是原樣對映的。
- 我們驅動中主要是操控硬體暫存器，而S5PV210的SFR都在0xExxxxxx地址空間，因此驅動中不必考慮虛擬地址。
3、uboot移植了linux驅動
（1）linux的驅動是模組化設計。
- linux驅動本身和linux核心不是強耦合的，這是linux驅動可以被uboot移植的關鍵。
（2）uboot移植了linux驅動原始碼。
- uboot是從原始碼級別去移植linux驅動的，這就是linux系統的開源性。
（3）uboot中的硬體驅動比linux簡單。
- linux驅動本身有更復雜的框架，需要實現更多的附帶功能，而uboot本質上只是個裸機程式，uboot移植linux驅動時只是借用了linux驅動的一部分而已。
二、iNand/SD驅動解析
1、MMC驅動的初始化，是在start_armboot函式中，呼叫的是mmc_initialize函式
下面看一下mmc_initialize函式
（1）函式位於uboot/drivers/mmc/mmc.c。
（2）此函式主要是初始化開發板上MMC系統。
- SoC裡的MMC控制器初始化（MMC系統時鐘的初始化、SFR初始化）；
- SoC裡MMC相關的GPIO的初始化；
- SD卡/iNand晶片的初始化。
（3）mmc_devices，連結串列全域性變數，用來記錄系統中所有已經註冊的SD/iNand裝置。
- 向系統中插入一個SD卡/iNand裝置，則系統驅動就會向mmc_devices連結串列中插入一個數據結構表示這個裝置。
（4）struct mmc型別的結構體指標
- 這個struct mmc型別的結構體非常重要，我們說的驅動主要就是構建這個結構體；
- 在這個結構體中構建了一些列變數、函式指標等；
- 這些變數記錄了mmc的一些資訊，函式指標所指向的函式是用來向sd卡中傳送命令、或者傳送資料、直接操作最底層的特殊功能暫存器
下面看一下cpu_mmc_init函式
（1）函式位於uboot/cpu/s5pc11x/cpu.c中，通過呼叫3個函式來完成。
（2）setup_hsmmc_clock，在uboot/cpu/s5pc11x/setup_hsmmc.c中，用來初始化SoC中MMC控制器中的時鐘部分的。
（3）setup_hsmmc_cfg_gpio，在uboot/cpu/s5pc11x/setup_hsmmc.c中，用來配置SoC中MMC控制器相關的GPIO的。
下面看一下setup_hsmmc_clock函式，主要是選擇時鐘源、分頻
下面看一下setup_hsmmc_cfg_gpio函式，主要是初始化相關的GPIO
下面看一下smdk_s3c_hsmmc_init函式
（1）函式位於：uboot/drivers/mmc/s3c_hsmmc.c中。
（2）函式內部通過巨集定義USE_MMCx來決定是否呼叫s3c_hsmmc_initialize來進行具體的初始化操作。
下面看一下s3c_hsmmc_initialize函式
（1）函式位於：uboot/drivers/mmc/s3c_hsmmc.c中。
（2）定義並且例項化一個struct mmc型別的物件
- 即定義了一個指標，給指標分配記憶體，然後填充它的各種成員，最後呼叫mmc_register函式來向驅動框架註冊這個mmc裝置驅動。
（3）mmc_register功能是進行mmc裝置的註冊，註冊方法其實就是將當前這個struct mmc使用連結串列連線到mmc_devices這個全域性變數中去。
（4）在X210中定義了USE_MMC0和USE_MMC2
- 因此在我們的uboot初始化時，會呼叫2次s3c_hsmmc_initialize函式，傳遞引數分別是0和2；
- 因此完成之後系統中會註冊上2個mmc裝置，表示當前系統中有2個mmc通道在工作。平常我們說的通道0和通道2？
（5）真正的操作暫存器的函式是s3c_hsmmc_send_command、s3c_hsmmc_set_ios、s3c_hsmmc_init；
- 傳送命令、傳送資料、初始化三個函式；
- 這三個函式是最底層的、直接操作GPIO進而特殊功能暫存器的函式；
- 這三個函式以及一些變數被封裝在struct mmc結構體中，因而作業系統對mmc裝置進行操作的時候，到封裝以後的這個結構體中進行操作即可；
（6）至此cpu_mmc_init函式分析完成。
下面看一下find_mmc_device函式
（1）函式位於uboot/drivers/mmc/mmc.c中。
（2）通過mmc裝置編號來在系統中查詢對應的mmc裝置（struct mmc的物件，根據上面分析系統中有2個，編號分別是0和2）。
- 通過遍歷mmc_devices連結串列，去依次尋找系統中註冊的mmc裝置，然後對比其裝置編號和我們當前要查詢的裝置編號，如果相同則就找到了要找的裝置。
- 找到了後呼叫mmc_init函式來初始化它。
下面看一下mmc_init函式
（1）函式位於：drivers/mmc/mmc.c中。
（2）分析猜測這個函式應該要進行mmc卡的初始化了（前面已經進行了SoC端控制器的初始化）
（3）函式的呼叫關係為：
mmc_init
mmc_go_idle
mmc_send_cmd
mmc_send_if_cond
mmc_send_cmd……
（4）分析可知，mmc_init函式通過依次向mmc卡傳送命令碼（CMD0、CMD2那些）來初始化SD卡/iNand內部的控制器，以達到初始化SD卡的目的。
- 呼叫struct mmc 中的函式進行了一些時序操作
（5）send_cmd函式的細節找不到……
2、總結
（1）至此整個MMC系統初始化結束。
（2）整個MMC系統初始化分為2大部分
- SoC這一端的MMC控制器的初始化，SD卡這一端卡本身的初始化。
- 前一步主要是在cpu_mmc_init函式中完成，後一部分主要是在mmc_init函式中完成。
（3）初始化完成後，使用sd卡/iNand的操作方法和mmc_init函式中初始化SD卡的操作一樣的方式。讀寫sd卡時也是通過匯流排向SD卡傳送命令、讀取/寫入資料來完成的。
（4）順著操作追下去，到了mmc_send_cmd函式處就斷了，真正的向SD卡傳送命令的硬體操作的函式找不到。這就是學習驅動的麻煩之處。
（6）struct mmc結構體是關鍵。
- 上述兩部分初始化之間用mmc結構體來連結的；
- 初始化完了後對mmc卡的常規讀寫操作也是通過mmc結構體來連結的。
三、關於驅動的理解
1、驅動的關鍵資料結構
（1）驅動的設計中有一個關鍵資料結構。譬如MMC驅動的結構體就是struct mmc。
- 這些結構體中包含一些變數和一些函式指標，變數用來記錄驅動相關的一些屬性，函式指標用來記錄驅動相關的操作方法。
- 這些變數和函式指標加起來就構成了驅動。驅動就被抽象為這個結構體。
（2）一個驅動工作時主要分兩部分
- 驅動構建（構建一個struct mmc然後填充它）；
- 驅動執行時（呼叫這些函式指標指標的函式和變數）；
2、分離思想
（1）分離思想，即在驅動中將操作方法和資料分開。
（2）操作方法就是函式，資料就是變數。
- 所謂操作方法和資料分離的意思就是，在不同的地方來儲存和管理驅動的操作方法和變數，這樣的優勢就是驅動便於移植。
3、分層思想
（1）分層思想，是指一個整個的驅動分為好多個層次。
- 簡單理解就是驅動分為很多個原始檔，放在很多個資料夾中
- 譬如本課程講的mmc的驅動涉及到drivers/mmc下面的2個檔案、cpu/s5pc11x下的好幾個檔案。
（2）以mmc驅動為例來分析各個檔案的作用
uboot/drivers/mmc/mmc.c
- 本檔案是和MMC卡操作有關的方法，譬如MMC卡設定空閒狀態的、卡讀寫資料等。
- 本檔案中並沒有具體的硬體操作函式，操作最終指向的是struct mmc結構體中的函式指標，這些函式指標是在驅動構建的時候和真正硬體操作的函式掛接的（真正的硬體操作的函式在別的檔案中）。
uboot/drivers/mmc/s3c_hsmmc.c:
- 本檔案是SoC內部MMC控制器的硬體操作的方法，譬如向SD卡傳送命令的函式（s3c_hsmmc_send_command），譬如和SD卡讀寫資料的函式（s3c_hsmmc_set_ios）
- 這些函式是具體操作硬體的函式，即mmc.c中需要的那些硬體操作函式。這些函式在mmc驅動初始化構建時（s3c_hsmmc_initialize函式中）和struct mmc掛接起來。
由上分析可知
- mmc.c和s3c_hsmmc.c構成了一個分層，mmc.c中呼叫了s3c_hsmmc.中的函式，所以mmc.c在上層，s3c_hsmmc.c在下層。
- mmc.c中不涉及具體硬體的操作，s3c_hsmmc.c中不涉及驅動工程時的時序操作。
- 如果我們要把這一套mmc驅動移植到別的SoC上，那麼mmc.c就不用動，修改s3c_hsmmc.c即可；
- 如果SoC沒變但是SD卡升級了，這時候只需要更換mmc.c，不需要更換s3c_hsmm。