Fuchsia MMC架構簡析

本文簡單分析下Fuchsia的MMC架構，主要是基于mmc協定的初始化流程進行說明。至于mmc架構中的SD以及SDIO協定流程本文不涉及。另外，Fuchsia塊裝置層以及檔案系統層的分析，本文也不涉及。

下表為目前rcar-M3單闆系統的“裝置樹”（為描述友善，省略了部分裝置樹節點）。

root$ dm dump [root]    <root> pid=2524       [null] pid=2524 /boot/driver/builtin.so       [zero] pid=2524 /boot/driver/builtin.so    [misc]       <misc> pid=2607          [console] pid=2607 /boot/driver/console.so          ……    [sys]       <sys> pid=2439 /boot/driver/platform-bus.so          [platform] pid=2439 /boot/driver/platform-bus.so             [rcar-m3] pid=2439 /boot/driver/rcar-m3.so             [16:01:1] pid=2439 /boot/driver/platform-bus.so                <16:01:1> pid=2958 /boot/driver/platform-bus.proxy.so                   [sh_mobile_sdhi] pid=2958 /boot/driver/sh-mobile-sdhi.so                      [sdmmc] pid=2958 /boot/driver/sdmmc.so                         [sdmmc-mmc] pid=2958 /boot/driver/sdmmc.so                            [block] pid=2958 /boot/driver/block.core.so                               [part-000] pid=2958 /boot/driver/mbr.so                                  [block] pid=2958 /boot/driver/block.core.so                                     [fvm] pid=2958 /boot/driver/fvm.so                                        [blobfs-p-1] pid=2958 /boot/driver/fvm.so                                           [block] pid=2958 /boot/driver/block.core.so                                        [minfs-p-2] pid=2958 /boot/driver/fvm.so                                           [block] pid=2958 /boot/driver/block.core.so [part-001] ……             [16:01:2] pid=2439 /boot/driver/platform-bus.so                <16:01:2> pid=3131 /boot/driver/platform-bus.proxy.so                   [ravb-ethernet] pid=3131 /boot/driver/ethernetAVB-IF.so                      [ethernet] pid=3131 /boot/driver/ethernet.so          [cpu-trace] pid=2439 /boot/driver/platform-bus.so    [test]       <test> pid=2471          ……

我們可以看到，這實際上是一顆“倒置”的“樹”，裝置硬體相關的資訊在上面的“樹幹”，而層層抽象的驅動則是挂在裝置下的“樹枝”和“樹葉”。以mmc塊裝置為例，其board級驅動（[rcar-m3] pid=2439 /boot/driver/rcar-m3.so）裝置挂在系統的永久裝置sys的platform總線裝置下面。而board裝置下面則是挂載的emmc驅動（sh-mobile-sdhi.so）裝置。Emmc驅動裝置下面層層的挂載了系統的軟體抽象層裝置，包括mmc抽象層裝置、block塊抽象層裝置、分區裝置以及檔案系統抽象層裝置。更詳細的驅動架構DDK相關細節，請參考我的“DDK驅動架構分析”文檔。

從上面的這顆“倒置樹”可以看出mmc架構抽象層是挂載在emmc驅動（[sh_mobile_sdhi] ）下面的，也就是emmc驅動初始化完成并釋出裝置後，才能觸發mmc架構層驅動的初始化。如下圖所示，mmc架構層的初始化入口為SdmmcRootDevice::Bind。其在Init函數中會新啟動一個線程（SdmmcRootDevice::WorkerThread）來執行mmc協定層的probe流程。

在SdmmcRootDevice::WorkerThread流程中，首先調用emmc host驅動的reset接口，執行卡的reset初始化操作。接下來不管卡處于什麼狀态，都先發送CMD0指令，讓其進入idle态，以保證後面的初始化流程正常進行下去。接下來會依次進行SDIO、SD以及MMC子協定的probe操作，前面的probe成功，後面的就不會再執行。這裡我們選擇MMC子協定的probe流程進行展開分析。

1. 發送CMD1指令擷取卡OCR寄存器值
2. 設定OCR寄存器的bit30位，使能sector模式（不使能位byte模式）
3. 發送CMD2指令擷取CID寄存器值
4. 解析CID值，擷取mmc序列号、版本資訊等
5. 發送CMD3指令，為卡配置設定mmc總線上的相對位址，寫入RCA寄存器。初始化時，RCA寄存器值為0，這裡如果mmc總線上隻有一個裝置，該位址将會是0001。
6. 發送CMD9指令，擷取CSD寄存器值
7. 解析CSD寄存器值，擷取卡容量、扇區大小等資訊
8. 發送CMD7指令選中該卡（arg參數帶上卡位址0001）
9. 發送CMD8指令讀取ext CSD寄存器值；該寄存器為512位元組大小，儲存了豐富的資訊，包括支援的總線位寬、高速模式、CMDQ、逾時值等等；詳情請參考emmc協定手冊
10. 解析ext CSD寄存器值，擷取卡的相關特性支援情況
11. 如果支援高速模式（HS、HSDDR、HS200），進行下面的初始化操作
12. 高速模式首先需要将總線接口電平設定為1.8V（低速模式為3.3V）
13. 然後通過CMD6和CMD13指令選擇并設定emmc支援的最大總線位寬（HS200支援4-bit和8-bit兩種總線位寬，但HS400隻支援8-bit位寬）
14. 更進一步，如果支援高速模式中的HS200模式，進行下面的初始化操作
15. 通過CMD6和CMD13指令設定HS200模式
16. 切換host時鐘頻率為200MHz
17. 執行mmc總線tuning過程（發送CMD21指令，根據host寄存器值确定需要進行的tuning次數，rcar-M3需要進行16次，然後根據結果則有選擇最佳采樣點）
18. 再進一步，如果支援HS400模式，則進行下面的初始化操作
19. 通過CMD6和CMD13指令，将模式切換回普通高速模式
20. 時鐘頻率設定為52MHz（普通高速模式）
21. 通過CMD6和CMD13指令設定總線位寬為8bit DDR（Dual Data Rate）
22. 通過CMD6和CMD13指令切換模式為HS400
23. 最後一步是将時鐘頻率設定為200MHz，完成HS400模式的切換

請結合下圖及具體代碼，來了解fuchsia的MMC協定架構初始化流程。