本文先介紹了一下MMC 的基本框架結構，然後採用自底向上的方法來分析整個MMC 層是如何共同作用的。閱讀時請結合參考資料1和2.
參考資料：
1.SD Memory Card Specifications / Part 1. Physical Layer Specification; Version 1.0
2.LDD3 CHAPTER-16 BLOCK DEVICE
3. http://www.sdcard.org
1.硬件基礎：
http://blog.ednchina.com/yelov/198217/message.aspx
2.MMC 子系統的基本框架結構：
很遺憾，內核沒有爲我們提供關於MMC 子系統的文檔，在谷歌上搜索了很多，也沒有找到相關文章。只能自己看代碼分析了，可能有很多理解不對的地方，希望研究過這方面的朋友多郵件交流一下。
MMC 子系統的代碼在kernel/driver/MMC下，目前的MMC 子系統支持一些形式的記憶卡：SD,SDIO,MMC.由於筆者對SDIO的規範不是很清楚，後面的分析中不會涉及。MMC 子系統範圍三個部分：
HOST部分是針對不同主機的驅動程序，這一部是驅動程序工程師需要根據自己的特點平臺來完成的。
CORE部分:這是整個MMC 的核心存，這部分完成了不同協議和規範的實現，併爲HOST層的驅動提供了接口函數。
CARD部分：因爲這些記憶卡都是塊設備，當然需要提供塊設備的驅動程序，這部分就是實現了將你的SD卡如何實現爲塊設備的。
3.HOST層分析：
HOST層實現的就是我們針對特定主機的驅動程序，這裏以mini2440的s3cmci.c爲例子進行分析，我們先採用 platform_driver_register(&s3cmci_2440_driver)註冊了一個平臺設備，接下來重點關注probe函數。在這個函數總，我們與CORE的聯繫是通過下面三句實現的。首先分配一個mmc_host結構體，注意sizeof(struct s3cmci_host)，這樣就能在mmc_host中找到了s3cmci_host，嵌入結構和被嵌入的結構體能夠找到對方在Linux內核代碼中的常用技術了。接下來爲mmc->pos賦值，s3cmci_ops結構實現了幾個很重要的函數，待會我一一介紹。中間還對mmc 結構的很多成員進行了賦值，最後將mmc 結構加入到MMC 子系統，mmc_alloc_host，以及mmc_add_host 的具體做了什麼事情，我們在下節再分析，這三句是些MMC 層驅動必須包含的。
mmc = mmc_alloc_host(sizeof(struct s3cmci_host), &pdev->dev);
mmc->ops = &s3cmci_ops;
……………
s3cmci_ops 中包含了四個函數：
static struct mmc_host_ops s3cmci_ops = {
.request = s3cmci_request,
.set_ios = s3cmci_set_ios,
.get_ro = s3cmci_get_ro,
.get_cd = s3cmci_card_present,
};
我們從簡單的開始分析,這些函數都會在core部分被調用：
s3cmci_get_ro:這個函數通過從GPIO讀取，來判斷我們的卡是否是寫保護的
s3cmci_card_present：這個函數通過從GPIO讀取來判斷卡是否存在
s3cmci_set_ios：s3cmci_set_ios(struct mmc_host *mmc, struct mmc_ios *ios)
依據核心層傳遞過來的ios，來設置硬件IO,包括引腳配置，使能時鐘，和配置總線帶寬。
s3cmci_request：這個函數是最主要，也最複雜的函數，實現了命令和數據的發送和接收，
當CORE部分需要發送命令或者傳輸數據時，都會調用這個函數，並傳遞mrq 請求。
static void s3cmci_request(struct mmc_host *mmc, struct mmc_request *mrq)
{
struct s3cmci_host *host = mmc_priv(mmc );
host->status = "mmc request";
host->cmd_is_stop = 0;
host->mrq = mrq;
if (s3cmci_card_present(mmc ) == 0) {
dbg(host, dbg_err, "%s: no medium present/n", __func__);
host->mrq->cmd->error = -ENOMEDIUM;
mmc_request_done(mmc , mrq);//如果卡不存在，就終止請求
} else
s3cmci_send_request(mmc );
}
接下來看s3cmci_send_request(mmc )：
這個函數先判斷一下請求時傳輸數據還是命令，如果是數據的話：
先調用 s3cmci_setup_data來對S3C2410_SDIDCON寄存器進行設置，然後設置SDITIMER寄存器這就設置好了總線寬度，是否使用 DMA,，並啓動了數據傳輸模式，並且使能了下面這些中斷：
imsk = S3C2410_SDIIMSK_FIFOFAIL | S3C2410_SDIIMSK_DATACRC |
S3C2410_SDIIMSK_DATATIMEOUT | S3C2410_SDIIMSK_DATAFINISH;
解析來判斷是否是採用DMA進行數據傳輸還是採用FIFO進行數據傳輸
if (host->dodma)
/ because host->dodma = 0,so we don't use it
res = s3cmci_prepare_dma(host, cmd->data);//準備DMA傳輸，
else
res = s3cmci_prepare_pio(host, cmd->data);.//準備FIFO傳輸
如果是命令的話：則調用 s3cmci_send_command（）這個函數是命令發送的函數，和datesheet上描述的過程差不多,關於SD規範中命令的格式，請參考參考資料1.
writel(cmd->arg, host->base + S3C2410_SDICMDARG);/*先寫參數寄存器
ccon = cmd->opcode & S3C2410_SDICMDCON_INDEX;//確定命令種類
ccon |= S3C2410_SDICMDCON_SENDERHOST | S3C2410_SDICMDCON_CMDSTART;
/*with start 2bits*/
if (cmd->flags & MMC_RSP_PRESENT)
ccon |= S3C2410_SDICMDCON_WAITRSP;
/*wait rsp*/
if (cmd->flags & MMC_RSP_136)
ccon |= S3C2410_SDICMDCON_LONGRSP;
//確定 respose的種類
writel(ccon, host->base + S3C2410_SDICMDCON);
命令通道分析完了，我們分析數據通道，先分析採用FIFO方式傳輸是怎麼樣實現的。
先分析s3cmci_prepare_pio(host, cmd->data)
根據rw來判斷是讀還是寫
if (rw) {
do_pio_write(host);
/* Determines SDI generate an interrupt if Tx FIFO fills half*/
enable_imask(host, S3C2410_SDIIMSK_TXFIFOHALF);
} else {
enable_imask(host, S3C2410_SDIIMSK_RXFIFOHALF
| S3C2410_SDIIMSK_RXFIFOLAST);
}
如果是寫數據到SD的話，會調用do_pio_write,往 FIFO中填充數據。當64字節的FIFO少於33字節時就會產生中斷。如果是從SD讀數據，則先使能中斷，當FIFO多於31字節時時，則會調用中斷服務程序，中斷服務程序中將會調用do_pio_read FIFO的數據讀出。
接下來分析do_pio_write：
to_ptr = host->base + host->sdidata;
fifo_free(host)用來檢測fifo剩餘空間
while ((fifo = fifo_free(host)) > 3) {
if (!host->pio_bytes) {
res = get_data_buffer(host, &host->pio_bytes,
/* If we have reached the end of the block, we have to
* write exactly the remaining number of bytes. If we
* in the middle of the block, we have to write full
* words, so round down to an even multiple of 4. */
if (fifo >= host->pio_bytes)//fifo的空間比pio_bytes大，表明這是讀這個塊的最後一次
fifo = host->pio_bytes;
/* because the volume of FIFO can contain the remaning block*/
else
fifo -= fifo & 3;/*round down to an even multiple of 4*/
host->pio_bytes -= fifo;//更新還剩餘的沒有寫完的字
host->pio_count += fifo;/*chang the value of pio_bytes*/
fifo = (fifo + 3) >> 2;//將字節數轉化爲字數
/*how many words fifo contain,every time we just writ one word*/
ptr = host->pio_ptr;
while (fifo--)
writel(*ptr++, to_ptr);//寫往FIFO.
host->pio_ptr = ptr;
}
註釋一：注意，MMC 核心爲 mrq->data成員分配了一個struct scatterlist的表，用來支持分散聚集，使用這種方法，這樣使物理上不一致的內存頁，被組裝成一個連續的數組，避免了分配大的緩衝區的問題
我們看代碼
if (host->pio_sgptr >= host->mrq->data->sg_len) {
dbg(host, dbg_debug, "no more buffers (%i/%i)/n",
host->pio_sgptr, host->mrq->data->sg_len);
return -EBUSY;
}
sg = &host->mrq->data->sg[host->pio_sgptr];
*bytes = sg->length;//頁緩衝區中的長度
*pointer = sg_virt(sg);將頁地址映射爲虛擬地址
host->pio_sgptr++; 這裏表明我們的程序又完成了一次映射
這樣，每一個mmc 請求，我們只能處理 scatterlist表中的一個頁（塊）。因此，完成一次完整的請求需要映射sg_len次
再來總結一下一個mmc 寫設備請求的過程：
在s3cmci_prepare_pio中我們第一次先調用 do_pio_write，如果FIFO空間大於3，且能夠獲取到scatterlist，則我們就開始往FIFO寫數據，當FIFO空間小於3，則使能 TXFIFOHALF中斷，在中斷服務程序中，如果檢測到TFDET表明又有FIFO空間了，則關閉TXFIFOHALF中斷，並調用 do_pio_write進行寫。
數據流向如下：scatterlist-------->fifo---------->sdcard
一個mmc 讀設備請求的過程數據流向如下：sdcard --------> fifo ---------->scatterlist，
？？？？關於讀數據的過程，中斷的觸發不是很清楚，s3cmci_prepare_pio 中enable_imask(host, S3C2410_SDIIMSK_RXFIFOHALF，S3C2410_SDIIMSK_RXFIFOLAST);但如果沒從SD卡中讀數據，怎麼會引發這個中斷呢？是由S3C2410_SDIIMSK_RXFIFOLAST引起的嗎
接下來我們分析一下中斷服務程序：
static irqreturn_t s3cmci_irq(int irq, void *dev_id)
該程序先獲取所有的狀態寄存器：
mci_csta = readl(host->base + S3C2410_SDICMDSTAT);
mci_dsta = readl(host->base + S3C2410_SDIDSTA);
mci_dcnt = readl(host->base + S3C2410_SDIDCNT);
mci_fsta = readl(host->base + S3C2410_SDIFSTA);
mci_imsk = readl(host->base + host->sdiimsk);
這些將作爲中斷處理的依據。
如果不是DMA模式，則處理數據的收發
if (!host->dodma) {
if ((host->pio_active == XFER_WRITE) &&
(mci_fsta & S3C2410_SDIFSTA_TFDET)) {
/*This bit indicates that FIFO data is available for transmit when
DatMode is data transmit mode. If DMA mode is enable, sd
host requests DMA operation.*/
disable_imask(host, S3C2410_SDIIMSK_TXFIFOHALF);
tasklet_schedule(&host->pio_tasklet);
注意我們採用tasklet這種延時機制來減少中斷服務的時間，延時函數pio_tasklet中調用了do_pio_write和了 do_pio_read
host->status = "pio tx";
}
if ((host->pio_active == XFER_READ) &&
(mci_fsta & S3C2410_SDIFSTA_RFDET)) {
disable_imask(host,
S3C2410_SDIIMSK_RXFIFOHALF |
S3C2410_SDIIMSK_RXFIFOLAST);
tasklet_schedule(&host->pio_tasklet);
host->status = "pio rx";
}
接下來的很多代碼是對其他的一些類型中斷的處理。
最後來分析DMA模式：這種模式下不需要CPU的干預。S3C2440的DMA有4個通道，我們選擇了通道0
static int s3cmci_prepare_dma(struct s3cmci_host *host, struct mmc_data *data)
{
int dma_len, i;
int rw = (data->flags & MMC_DATA_WRITE) ? 1 : 0;
BUG_ON((data->flags & BOTH_DIR) == BOTH_DIR);
s3cmci_dma_setup(host, rw ? S3C2410_DMASRC_MEM : S3C2410_DMASRC_HW);//注一
s3c2410_dma_ctrl(host->dma, S3C2410_DMAOP_FLUSH);
dma_len = dma_map_sg(mmc_dev(host->mmc), data->sg, data->sg_len,
(rw) ? DMA_TO_DEVICE : DMA_FROM_DEVICE);//注二
if (dma_len == 0)
return -ENOMEM;
host->dma_complete = 0;
host->dmatogo = dma_len;
for (i = 0; i < dma_len; i++) {
int res;
dbg(host, dbg_dma, "enqueue %i:%u@%u/n", i,
sg_dma_address(&data->sg),
sg_dma_len(&data->sg));
res = s3c2410_dma_enqueue(host->dma, (void *) host,
sg_dma_address(&data->sg),
sg_dma_len(&data->sg));
if (res) {
s3c2410_dma_ctrl(host->dma, S3C2410_DMAOP_FLUSH);
return -EBUSY;
}
}
s3c2410_dma_ctrl(host->dma, S3C2410_DMAOP_START);
return 0;
}
注一:這個函數先調用 s3c2410_dma_devconfig來配置DMA 源/目的的意見類型和地址，注意我們這裏的設備地址host->mem->start + host->sdidata實際上就是SDIDATA寄存器的地址值，如果是寫SD卡，則爲目的地址，否則爲源地址。然後調用 s3c2410_dma_set_buffdone_fn(host->dma, s3cmci_dma_done_callback);
設置dma通道0的回調函數。
注二：
dma_len = dma_map_sg(mmc_dev(host->mmc), data->sg, data->sg_len,
(rw) ? DMA_TO_DEVICE : DMA_FROM_DEVICE);
這裏進行分散/聚集映射（P444,LDD3）,返回值是傳送的DMA緩衝區數，可能會小於sg_len，也就是說sg_len與dma_len可能是不同的。
sg_dma_address(&data->sg),返回的是總線（DMA）地址
sg_dma_len(&data->sg)); 返回的是緩衝區的長度。
最後調用 s3c2410_dma_enqueue(host->dma, (void *) host,
sg_dma_address(&data->sg),
sg_dma_len(&data->sg));
對每個DMA緩衝區進行排隊，等待處理。
s3c2410_dma_ctrl(host->dma, S3C2410_DMAOP_START);啓動DMA
這樣DMA緩衝區就和scatterlist聯繫起來，當寫數據時，scatterlist中的數據由於上面的映射關係會直接“拷貝”到DMA緩衝區，當讀數據時則反之。整個過程不需要CPU干預，自動完成。
