Linux下編寫标準SD卡驅動（塊裝置）​

塊裝置介紹​

塊是一種具有一定結構的随機存取裝置，對這種裝置的讀寫是按塊進行的，他使用緩沖區來存放暫時的資料，待條件成熟後，從緩存一次性寫入裝置或者從裝置一次性讀到緩沖區。​

塊裝置是與字元裝置并列的概念，這兩類裝置在 Linux 中驅動的結構有較大差異，總體而言， 塊裝置驅動比字元裝置驅動要複雜得多，在 I/O 操作上表現出極大的不同，緩沖、 I/O 排程、請求隊列等都是與塊裝置驅動相關的概念。​

在Linux中，驅動對塊裝置的輸入或輸出(I/O)操作，都會向塊裝置發出一個請求，在驅動中用request結構體描述。但對于一些磁盤裝置而言請求的速度很慢，這時候核心就提供一種隊列的機制把這些I/O請求添加到隊列中（即：請求隊列），在驅動中用request_queue結構體描述。在向塊裝置送出這些請求前核心會先執行請求的合并和排序預操作，以提高通路的效率，然後再由核心中的I/O排程程式子系統來負責送出 I/O 請求， 排程程式将磁盤資源配置設定給系統中所有挂起的塊 I/O 請求，其工作是管理塊裝置的請求隊列，決定隊列中的請求的排列順序以及什麼時候派發請求到裝置。​

由通用塊層(Generic Block Layer)負責維持一個I/O請求在上層檔案系統與底層實體磁盤之間的關系。在通用塊層中，通常用一個bio結構體來對應一個I/O請求。​

Linux提供了一個gendisk資料結構體，用來表示一個獨立的磁盤裝置或分區，用于對底層實體磁盤進行通路。在gendisk中有一個類似字元裝置中file_operations的硬體操作結構指針，是block_device_operations結構體。​

• 編寫塊裝置驅動時，使用的一些機關介紹:​n 1. 扇區(Sectors)：任何塊裝置硬體對資料處理的基本機關。通常，1個扇區的大小為512位元組。(對裝置而言)​

  2. 塊 (Blocks)：由Linux制定對核心或檔案系統等資料處理的基本機關。通常，1個塊由1個或多個扇區組成。(對Linux作業系統而言)​

  n 3. 段(Segments)：由若幹個相鄰的塊組成。是Linux記憶體管理機制中一個記憶體頁或者記憶體頁的一部分。​



• IO排程器就是電梯算法。我們知道，磁盤是的讀寫是通過機械性的移動磁頭來實作讀寫的，理論上磁盤裝置滿足塊裝置的随機讀寫的要求，但是出于節約磁盤，提高效率的考慮，我們希望當磁頭處于某一個位置的時候，一起将最近需要寫在附近的資料寫入，而不是這寫一下，那寫一下然後再回來，IO排程就是将上層發下來的IO請求的順序進行重新排序以及對多個請求進行合并，這樣就可以實作上述的提高效率、節約磁盤的目的。這種解決問題的思路使用電梯算法，一個運作中的電梯，一個人20樓->1樓，另外一個人15->5樓，電梯不會先将第一個人送到1樓再去15樓接第二個人将其送到5樓，而是從20樓下來，到15樓的時候停下接人，到5樓将第二個放下，最後到達1樓，一句話，電梯算法最終服務的優先順序并不按照按按鈕的先後順序。

  Linux核心中提供了下面的幾種電梯算法來實作IO排程：

1. No-op I/O scheduler隻實作了簡單的FIFO的，隻進行最簡單的合并，比較适合基于Flash的存儲​
2. Anticipatory I/O scheduler推遲IO請求(大約幾個微秒)，以期能對他們進行排序，獲得更高效率​
3. Deadline I/O scheduler試圖把每次請求的延遲降到最低，同時也會對BIO重新排序，特别适用于讀取較多的場合，比如資料庫​
4. CFQ I/O scheduler為系統内所有的任務配置設定均勻的IO帶寬，提供一個公平的工作環境，在多媒體環境中，能保證音視訊及時從磁盤中讀取資料，是目前核心預設的排程器​

我們可以通過核心傳參的方式指定使用的排程算法: kernel elevator=deadline​

或者，使用如下指令改變核心排程算法: echo SCHEDULER > /sys/block/DEVICE/queue/scheduler​

1.2 塊裝置結構介紹​

1.2.1 核心自帶可參考的塊裝置驅動源碼​

drivers\block\z2ram.c​

drivers\block\xd.c​

\drivers\mmc\host\sdhci-s3c.c​

1.2.2 塊裝置注冊與登出函數​

1. 注冊函數​

int register_blkdev(unsigned int major, const char *name)​

函數功能介紹: 注冊一個新的塊裝置​

函數參數介紹:​

@major:塊裝置的主裝置号[1..255]。 如果major = 0，表示嘗試配置設定未使用的主裝置号，傳回值就表示配置設定成功的主裝置号。​

@name:新塊裝置的名稱。 注意: 該名稱必須保證在系統中是唯一的（不能與裝置名稱重名）。​

注冊示例:​

int Tiny4412_block_major = register_blkdev(0, "Tiny4412_block");​

2. 登出函數​

void unregister_blkdev(unsigned int major, const char *name)​

函數功能介紹: 登出已注冊的塊裝置。​

函數參數介紹: ​

@major: 主裝置号​

@name: 裝置名稱​

登出示例:​

unregister_blkdev(Tiny4412_block_major, "Tiny4412_block");​

1.2.3 動态配置設定請求隊列​

struct request_queue *blk_alloc_queue(gfp_t gfp_mask)​

函數功能介紹: 配置設定一個預設的請求隊列，用該函數生成的請求隊列沒有設定預設的IO排程器，如果編寫的塊裝置是記憶體模拟塊裝置或者是SD卡、Flash等裝置，就可以用此函數配置設定請求隊列。​

函數參數介紹:​

@ gfp_mask : 記憶體配置設定的方式。 GFP_KERNEL和GFP_ATOMIC,​

GFP_ATOMIC: 用來從中斷處理和程序上下文之外的其他代碼中配置設定記憶體. 從不睡眠​

GFP_KERNEL: 核心記憶體的正常配置設定. 可能睡眠​

配置設定請求隊列示例:​

struct request_queue *queue= =blk_alloc_queue(GFP_KERNEL);​

解除安裝驅動時，可以通過kfree釋放空間。​

如果需要通路外部硬體，比如: CD光牒、磁盤等外部實體裝置時，要設定預設的排程器，可以調用blk_init_queue函數配置設定請求隊列。​

struct request_queue *blk_init_queue(request_fn_proc *rfn, spinlock_t *lock)​

blk_init_queue()必須與blk_cleanup_queue()調用配對。​

函數參數介紹:​

@ rfn 是一個函數指針,類型為 typedef void (request_fn_proc) (struct request_queue *q);​

@ lock 自旋鎖​

1.2.4 綁定請求隊列​

void blk_queue_make_request(struct request_queue *q, make_request_fn *mfn)​

函數功能介紹: 綁定blk_alloc_queue函數到請求隊列。​

上一步介紹的blk_alloc_queue函數配置設定的請求隊列，由于不會使用預設的IO排程器，其中的make_request_fn是沒有指派的，因為上層代碼向請求隊列發生請求時都是通過make_request_fn這個函數來完成的。對于上層代碼發出的請求，可以直接用make_request_fn函數來完成請求并直接将結果傳回給上層的代碼。​

函數參數介紹:​

struct request_queue *q :請求隊列指針。​

make_request_fn *mfn : make_request_fn函數指針。​

函數指針的原型如下:​

typedef void (make_request_fn) (struct request_queue *q, struct bio *bio);​

該函數指針在Blkdev.h定義。​

綁定請求隊列示例:​

blk_queue_make_request(queue, Tiny4412_block_make_request);​

1.2.5 make_request_fn處理函數編寫​

//直接送出請求,隊列處理​ static void Tiny4412_block_make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)​ {​ int i;​ struct bio_vec *bvec;​ sector_t sector = bio->bi_sector;​ /*通過for循環周遊一個bio中所有的segment請求*/​ bio_for_each_segment(bvec, bio, i)​ { ​ char *buffer = __bio_kmap_atomic(bio, i, KM_USER0); /*映射記憶體空間(申請空間)*/​ Tiny4412_block_dev_sector_read_write(sector, bio_cur_bytes(bio)>>9 ,buffer, bio_data_dir(bio) == WRITE);​ /*​ sector: 目前扇區位置​ bio_cur_bytes(bio)>>9: 扇區讀寫數量​ buffer :讀寫的緩沖區指針首位址​ bio_data_dir(bio): 判斷是讀還是寫​ */​ sector += bio_cur_bytes(bio)>>9; /*偏移扇區*/​ __bio_kunmap_atomic(bio, KM_USER0); /*取消映射(釋放空間)*/​ }​ bio_endio(bio, 0); /*結束處理*/​ return;​ }​

make_request_fn函數指針傳入的參數介紹:​

struct bio *bio: 描述塊資料傳送時怎樣完成填充或讀取塊給driver​

struct request_queue *q :傳入的請求隊列​

1.2.6 扇區讀寫函數實作​

代碼示例:​

unsigned long sector: 目前扇區位置​ unsigned long nsect : 扇區讀寫數量​ char *buffer : 讀寫的緩沖區指針​ int write : 是讀還是寫​ */​ static void Tiny4412_block_dev_sector_read_write(unsigned long sector,unsigned long nsect, char *buffer, int write)​ {​ /*塊裝置最小機關是一個扇區，一個扇區的位元組數是512位元組*/​ unsigned long offset = sector*512;​ unsigned long nbytes = nsect*512;​ if((offset + nbytes)>TINY4412_BLKDEV_BYTES)​ {​ printk(KERN_NOTICE "寫超出範圍,強制結束(%ld %ld)\n", offset, nbytes);​ return;​ }​ if(write) /*為真,表示是寫*/​ memcpy(tiny4412_blkdev_data + offset, buffer, nbytes);​ else /*讀操作*/​ memcpy(buffer,tiny4412_blkdev_data + offset, nbytes);​ }​

1.2.7 配置設定一個gendisk結構​

struct gendisk *alloc_disk(int minors) //動态配置設定gendisk​ void del_gendisk(struct gendisk *disk) //登出gendisk​

函數功能介紹: ​

每個塊裝置都對應一個gendisk結構，函數alloc_disk用于配置設定一個gendisk結構。​

函數參數介紹:​

@minors: 數量​

• 給配置設定的結構填充參數:

/*動态配置設定次裝置号結構*/​ gd=alloc_disk(1);/*配置設定一個gendisk，1表示不能進行分區,隻能固定一個分區。 >1表示支援分區的數量​ 分區可以通過fdsik指令進行操作*/​ gd->major=Tiny4412_block_major; 主裝置号*/​ gd->first_minor=0;次裝置号*/​ gd->fops=&Tiny4412_block_ops; /*檔案操作集合*/​ gd->queue=queue; /*将請求隊列關聯到gendisk結構*/​ snprintf(gd->disk_name, 32, "Tiny4412_block_%c",'a'); //設定磁盤名稱,在/dev下可以檢視該名稱​ //塊裝置基本都是使用檔案系統函數進行操作，該檔案操作集合可以不用自己實作​ static struct block_device_operations Tiny4412_block_ops=​ {​ .owner = THIS_MODULE,​ };​

驅動安裝之後，檢視的節點資訊:​

• 設定磁盤的容量

/*注意: 塊裝置的大小使用扇區作為機關設定，而扇區的大小預設是512位元組。​ 可以檢視到設定的大小​ 512，或者右移9位​ */​ set_capacity(gd,TINY4412_BLKDEV_BYTES>>9);​

1.2.8 添加磁盤分區資訊到核心​

void add_disk(struct gendisk *disk)​

函數功能介紹: 将分區資訊添加到核心。​

函數參數: 填充好gendisk結構。​

示例:​

add_disk(gd);​

1.2.9 初始化一個請求隊列​

struct request_queue *blk_init_queue(request_fn_proc *rfn, spinlock_t *lock)​

示例:​

tiny4412_blockdev_queue = blk_init_queue(do_tiny4412_blockdev_request, &tiny4412_blockdev_lock);​

該函數裡調用了預設的IO排程器。代碼可以參考核心檔案: drivers\block\z2ram.c​

1.3 塊裝置示例代碼​

圖1.3.1 塊裝置架構簡圖(了解整體架構)​

1.3.1 記憶體模拟塊裝置(不使用IO排程器)​

記憶體空間采用vmalloc函數進行配置設定。​

#include <linux/module.h> ​ #include <linux/blkdev.h> ​ #include <linux/hdreg.h> ​ #include <linux/version.h>​ /*​ * insmod tiny4412_blkdev.ko ​ * # or insmod tiny4412_blkdev.ko size=numK/M/G/T ​ * fdisk /dev/tiny4412_blkdev # create 2 patitions ​ * mkfs.ext2 /dev/tiny4412_blkdev1 ​ * mkfs.ext2 /dev/tiny4412_blkdev2 ​ * mount /dev/tiny4412_blkdev1 /mnt/temp1/ ​ * mount /dev/tiny4412_blkdev2 /mnt/temp2/ ​ * # play in /mnt/temp1/ and /mnt/temp2/ ​ * umount /mnt/temp1/ ​ * umount /mnt/temp2/ ​ * rmmod tiny4412_blkdev.ko ​ * ​ */​ static int Tiny4412_block_major=0;​ static struct request_queue *tiny4412_blkdev_queue; ​ static struct gendisk *tiny4412_blkdev_disk;​ static unsigned long long tiny4412_blkdev_bytes=1024*1024*10;//10M--空間容量​ #define TINY4412_BLKDEV_BYTES_1 (1024*1024*10) /*設定塊裝置的大小*/​ static unsigned char tiny4412_blkdev_data_1[TINY4412_BLKDEV_BYTES_1]; /*用于測試塊裝置的數組大小*/​ /*​ * Handle an I/O request.​ * 實作扇區的讀寫​ unsigned long sector: 目前扇區位置​ unsigned long nsect : 扇區讀寫數量​ char *buffer : 讀寫的緩沖區指針​ int write : 是讀還是寫​ */​ static void Tiny4412_block_dev_sector_read_write(unsigned long sector,unsigned long nsect, char *buffer, int write)​ {​ /*塊裝置最小機關是一個扇區，一個扇區的位元組數是512位元組*/​ unsigned long offset = sector; /*寫入資料的位置*/​ unsigned long nbytes = nsect; /*寫入的長度*/​ if((offset + nbytes)>TINY4412_BLKDEV_BYTES_1)​ {​ printk("寫超出範圍,強制結束(%ld %ld)\n", offset, nbytes);​ return;​ }​ if(write) /*為真,表示是寫*/​ memcpy(tiny4412_blkdev_data_1 + offset, buffer, nbytes);​ else /*讀操作*/​ memcpy(buffer,tiny4412_blkdev_data_1 + offset, nbytes);​ }​ /*​ 處理請求​ */​ static int tiny4412_blkdev_make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio) ​ { ​ int dir; ​ unsigned long long dsk_offset; ​ struct bio_vec *bvec; ​ int i; ​ void *iovec_mem;​ /*判斷讀寫方向*/​ if(bio_data_dir(bio) == WRITE) dir = 1;​ else dir = 0;​ dsk_offset = bio->bi_sector << 9;​ bio_for_each_segment(bvec, bio, i) ​ { ​ iovec_mem = kmap(bvec->bv_page) + bvec->bv_offset; ​ //起始位置,長度,源資料,方向​ Tiny4412_block_dev_sector_read_write(dsk_offset,bvec->bv_len,iovec_mem,dir);​ kunmap(bvec->bv_page);​ dsk_offset += bvec->bv_len; ​ }​ bio_endio(bio, 0); ​ return 0;​ }​ static int tiny4412_blockdev_getgeo(struct block_device *bdev, struct hd_geometry *geo)​ {​ /* 容量=heads*cylinders*sectors*512 ​ 存儲容量 ＝ 磁頭數 × 磁道(柱面)數 × 每道扇區數 × 每扇區位元組數​ */​ geo->heads = 2; /*磁頭(一般一個盤面有兩個磁頭，正面一個/反面一個)*/​ geo->cylinders = 32; /*柱面(一般一個盤面上有32個柱面)每個盤片32個磁道)*/​ geo->sectors = TINY4412_BLKDEV_BYTES_1/2/32/512; /*扇區,一般每個磁道上有12個扇區，這裡需要根據前面柱面和磁頭進行計算，不能亂填*/​ return 0;​ }​ struct block_device_operations tiny4412_blkdev_fops = ​ { ​ .owner= THIS_MODULE, ​ 指令分區時需要調用該函數，用于讀取磁頭、柱面、扇區等資訊*/​ .getgeo= tiny4412_blockdev_getgeo,​ };​ static int __init tiny4412_blkdev_init(void) ​ { ​ /*動态配置設定請求隊列*/​ tiny4412_blkdev_queue = blk_alloc_queue(GFP_KERNEL);​ /*綁定請求隊列*/​ blk_queue_make_request(tiny4412_blkdev_queue,tiny4412_blkdev_make_request);​ /*動态配置設定次裝置号結構*/​ /*每一個磁盤(分區)都是使用一個gendisk結構儲存*/​ tiny4412_blkdev_disk = alloc_disk(64); ​ /*磁盤名稱指派*/​ strcpy(tiny4412_blkdev_disk->disk_name, "tiny4412_blkdev"); ​ /*注冊一個塊裝置,自動配置設定主裝置号*/​ Tiny4412_block_major = register_blkdev(0,"Tiny4412_block");​ printk("Tiny4412_block_major=%d\n",Tiny4412_block_major);​ tiny4412_blkdev_disk->major=Tiny4412_block_major; 主裝置号*/​ tiny4412_blkdev_disk->first_minor = 0; 次裝置号*/​ tiny4412_blkdev_disk->fops = &tiny4412_blkdev_fops; /*檔案操作結合*/​ tiny4412_blkdev_disk->queue = tiny4412_blkdev_queue; /*處理資料請求的隊列*/​ /*設定磁盤結構 capacity 的容量*/​ /*注意: 塊裝置的大小使用扇區作為機關設定，而扇區的大小預設是512位元組。​ 可以檢視到設定的大小​ 512，或者右移9位​ */​ set_capacity(tiny4412_blkdev_disk,tiny4412_blkdev_bytes>>9); ​ //添加磁盤資訊到核心​ add_disk(tiny4412_blkdev_disk);​ return 0;​ }​ static void __exit tiny4412_blkdev_exit(void) ​ { ​ //删除磁盤​ del_gendisk(tiny4412_blkdev_disk);​ put_disk(tiny4412_blkdev_disk); ​ //清除隊列​ blk_cleanup_queue(tiny4412_blkdev_queue);​ /*登出塊裝置*/​ unregister_blkdev(Tiny4412_block_major, "Tiny4412_block");​ }​ module_init(tiny4412_blkdev_init); ​ module_exit(tiny4412_blkdev_exit);​ MODULE_LICENSE("GPL");​

• 塊裝置操作過程:

[root@wbyq code]#ls​ tiny4412_block_device.ko​ [root@wbyq code]#insmod tiny4412_block_device.ko​ [ 154.950000] Tiny4412_block_major=253​ [ 154.955000] tiny4412_blkdev: unknown partition table (因為使用的記憶體裝置模拟塊裝置，數組裡沒有分區表，是以第一次安裝裝置時，讀取不到裝置分區表，這個提示是正常的)​ [root@wbyq code]#fdisk /dev/tiny4412_blkdev​ Device contains neither a valid DOS partition table, nor Sun, SGI, OSF or GPT disklabel​ Building a new DOS disklabel. Changes will remain in memory only,​ until you decide to write them. After that the previous content​ won't be recoverable.​ Command (m for help): n(n表示建立分區表)​ Command action​ e extended(表示擴充分區)​ p primary partition (1-4)(表示主分區)​ p (選擇p建立主分區)​ Partition number (1-4): 1 (建立的主分區編号為1)​ First cylinder (1-160, default 1): 1(柱面起始位置設定為1, 1-160表示目前磁盤剩餘的未分區的柱面範圍為1-160)​ Last cylinder or +size or +sizeM or +sizeK (1-160, default 160): 100 (設定柱面的結束位置)​ Command (m for help): n (表示主分區)​ Command action​ e extended​ p primary partition (1-4)​ p (選擇p建立主分區)​ Partition number (1-4): 2 (建立的主分區編号為2)​ First cylinder (101-160, default 101): 101(柱面起始位置設定為101, 101-160表示目前磁盤剩餘的未分區的柱面範圍為101-160)​ Last cylinder or +size or +sizeM or +sizeK (101-160, default 160): 160 (設定柱面的結束位置)​ Command (m for help): p (列印目前的分區情況)​ Disk /dev/tiny4412_blkdev: 10 MB, 10485760 bytes (磁盤的總容量: M機關,位元組機關)​ 2 heads, 64 sectors/track, 160 cylinders (一個共有2個磁頭,每個柱面有64個扇區,160個柱面)​ (提示: 存儲容量 ＝ 磁頭數 × 磁道(柱面)數 × 每道扇區數 × 每扇區位元組數)​ Units = cylinders of 128 * 512 = 65536 bytes​ Device Boot Start End Blocks Id System​ /dev/tiny4412_blkdev11100 6368 83 Linux (分區1的資訊)​ Partition 1 has different physical/logical endings:​ phys=(355, 1, 0) logical=(99, 1, 64)​ Partition 1 does not end on cylinder boundary​ /dev/tiny4412_blkdev2101160 3840 83 Linux (分區2的資訊)​ Partition 2 has different physical/logical endings:​ phys=(415, 1, 0) logical=(159, 1, 64)​ Partition 2 does not end on cylinder boundary​ Command (m for help): w (w表示儲存分區表,寫入磁盤，并退出fdisk指令行)​ The partition table has been altered. (提示，分區表示已經更改)​ Calling ioctl() to re-read partition table (調用ioctl()重新讀取分區表)​ [ 218.905000] tiny4412_blkdev: tiny4412_blkdev1 tiny4412_blkdev2(提示分區之後建立成功的裝置節點)​ [root@wbyq code]#ls /dev/tiny4412_blkdev* -l(檢視/dev下分區成功的裝置節點)​ brw-rw---- 1 root root 253, 0 Nov 24 2018 /dev/tiny4412_blkdev​ brw-rw---- 1 root root 253, 1 Nov 24 2018 /dev/tiny4412_blkdev1​ brw-rw---- 1 root root 253, 2 Nov 24 2018 /dev/tiny4412_blkdev2​ [root@wbyq code]#mkfs.ext2 /dev/tiny4412_blkdev1(給第一個裝置分區進行格式化檔案系統)​ Filesystem label=​ OS type: Linux​ Block size=1024 (log=0)​ Fragment size=1024 (log=0)​ 1592 inodes, 6368 blocks​ 318 blocks (5%) reserved for the super user​ First data block=1​ Maximum filesystem blocks=262144​ 1 block groups​ 8192 blocks per group, 8192 fragments per group​ 1592 inodes per group​ [root@wbyq code]#mkfs.ext2 /dev/tiny4412_blkdev2(給第二個裝置分區進行格式化檔案系統)​ Filesystem label=​ OS type: Linux​ Block size=1024 (log=0)​ Fragment size=1024 (log=0)​ 960 inodes, 3840 blocks​ 192 blocks (5%) reserved for the super user​ First data block=1​ Maximum filesystem blocks=262144​ 1 block groups​ 8192 blocks per group, 8192 fragments per group​ 960 inodes per group​ [root@wbyq code]#mount /dev/tiny4412_blkdev1 /mnt/ (将第一個分區挂載到/mnt目錄下)​ [root@wbyq code]#mount /dev/tiny4412_blkdev2 /tmp/ (将第二個分區挂載到/mnt目錄下)​ [root@wbyq code]#df -h (檢視目前系統磁盤的資訊)​ Filesystem Size Used Available Use% Mounted on​ 192.168.10.11:/work/rootfs/​ 48.1G 16.5G 29.1G 36% /​ /dev/tiny4412_blkdev1​ 6.0M 13.0K 5.7M 0% /mnt​ /dev/tiny4412_blkdev2​ 3.6M 13.0K 3.4M 0% /tmp​ /*下面就是分别進入到挂載的目錄下進行檔案拷貝操作，測試塊裝置是否正常，最後在取消挂載退出*/​ [root@wbyq code]#cd /mnt/​ [root@wbyq mnt]#ls​ lost+found​ [root@wbyq mnt]#cp /123.mp3 ./​ [root@wbyq mnt]#​ [root@wbyq mnt]#cd /tmp/​ [root@wbyq tmp]#cp /123.mp3 ./​ [root@wbyq tmp]#​ [root@wbyq tmp]#ls​ 123.mp3 lost+found​ [root@wbyq tmp]#cd /​ [root@wbyq ]#umount /tmp/​ [root@wbyq ]#umount /mnt/​

1.3.2 使用SD卡編寫塊裝置(不使用IO排程器)​

SD卡采用SPI協定通信，底層采用模拟的SPI系統，沒有使用SPI子系統。​

• 示例代碼:

#include <linux/module.h>​ #include <linux/moduleparam.h>​ #include <linux/init.h>​ #include <linux/sched.h>​ #include <linux/kernel.h>​ #include <linux/slab.h>​ #include <linux/fs.h> /* everything... */​ #include <linux/errno.h>/* error codes */​ #include <linux/timer.h>​ #include <linux/types.h>/* size_t */​ #include <linux/fcntl.h>/* O_ACCMODE */​ #include <linux/hdreg.h>/* HDIO_GETGEO */​ #include <linux/kdev_t.h>​ #include <linux/vmalloc.h>​ #include <linux/genhd.h>​ #include <linux/blkdev.h>​ #include <linux/bio.h>​ #include <linux/init.h>​ #include <linux/module.h>​ #include <linux/ioctl.h>​ #include <linux/fs.h>​ #include <linux/device.h>​ #include <linux/err.h>​ #include <linux/list.h>​ #include <linux/errno.h>​ #include <linux/mutex.h>​ #include <linux/slab.h>​ #include <linux/compat.h>​ #include <linux/spi/spi.h>​ #include <linux/spi/spidev.h>​ #include <asm/uaccess.h>​ #include <linux/gpio.h>​ #include <mach/gpio.h>​ #include <plat/gpio-cfg.h>​ #include <linux/delay.h>​ #include <linux/io.h>​ #include <linux/mutex.h>​ #include <linux/miscdevice.h> /*雜項字元裝置頭檔案*/​ /*--------------------------------SD相關操作代碼---------------------------------------------*/​ /*定義指針，用于接收虛拟位址*/​ volatile unsigned int *SD_GPBCON;​ volatile unsigned int *SD_GPBDAT;​ /*​ 函數功能：SD初始化​ Tiny4412硬體連接配接：​ DO--MISO :GPB_2​ DI--MOSI :GPB_3​ CLK-SCLK :GPB_0​ CS--CS :GPB_1​ */​ void SDCardSpiInit(void)​ {​ /*1. 初始化GPIO*/​ /*映射實體位址*/​ SD_GPBCON=ioremap(0x11400040,4);​ SD_GPBDAT=ioremap(0x11400044,4);​ *SD_GPBCON &= ~(0xf << 0 * 4);*SD_GPBCON |= (0x1 << 0 * 4);​ *SD_GPBCON &= ~(0xf << 1 * 4);*SD_GPBCON |= (0x1 << 1 * 4);​ *SD_GPBCON &= ~(0xf << 2 * 4);​ *SD_GPBCON &= ~(0xf << 3 * 4);*SD_GPBCON |= (0x1 << 3 * 4);​ /*2. 上拉GPIO口*/​ //*SD_GPBDAT &= ~(1 << 4);//輸出0​ *SD_GPBDAT |= (1 << 0); //輸出1​ *SD_GPBDAT |= (1 << 1); //輸出1​ *SD_GPBDAT |= (1 << 3); //輸出1​ }​ // SD卡類型定義 ​ #define SDCard_TYPE_ERR 0X00 //卡類型錯誤​ #define SDCard_TYPE_MMC 0X01 //MMC卡​ #define SDCard_TYPE_V1 0X02​ #define SDCard_TYPE_V2 0X04​ #define SDCard_TYPE_V2HC 0X06​ // SD卡指令表 ​ #define SDCard_CMD0 0 //卡複位​ #define SDCard_CMD1 1​ #define SDCard_CMD8 8 //指令8 ，SEND_IF_COND​ #define SDCard_CMD9 9 //指令9 ，讀CSD資料​ #define SDCard_CMD10 10 //指令10，讀CID資料​ #define SDCard_CMD12 12 //指令12，停止資料傳輸​ #define SDCard_CMD13 16 //指令16，設定扇區大小 應傳回0x00​ #define SDCard_CMD17 17 //指令17，讀扇區​ #define SDCard_CMD18 18 //指令18，讀Multi 扇區​ #define SDCard_CMD23 23 //指令23，設定多扇區寫入前預先擦除N個block​ #define SDCard_CMD24 24 //指令24，寫扇區​ #define SDCard_CMD25 25 //指令25，寫多個扇區​ #define SDCard_CMD41 41 //指令41，應傳回0x00​ #define SDCard_CMD55 55 //指令55，應傳回0x01​ #define SDCard_CMD58 58 //指令58，讀OCR資訊​ #define SDCard_CMD59 59 //指令59，使能/禁止CRC，應傳回0x00、​ /*SD卡回應标記字*/​ #define SDCard_RESPONSE_NO_ERROR 0x00 //正确回應​ #define SDCard_SD_IN_IDLE_STATE 0x01 //閑置狀态​ #define SDCard_SD_ERASE_RESET 0x02 //擦除複位​ #define SDCard_RESPONSE_FAILURE 0xFF //響應失敗​ //函數聲明 ​ unsigned char SDCardReadWriteOneByte(unsigned char data); //底層接口，SPI讀寫位元組函數​ unsigned char SDCardWaitBusy(void);//等待SD卡準備​ unsigned char SDCardGetAck(unsigned char Response);//獲得應答​ unsigned char SDCardDeviceInit(void);初始化​ unsigned char SDCardReadData(unsigned char*buf,unsigned int sector,unsigned int cnt);讀塊(扇區)​ unsigned char SDCardWriteData(unsigned char*buf,unsigned int sector,unsigned int cnt);寫塊(扇區)​ unsigned int GetSDCardSectorCount(void); 讀扇區數​ unsigned char GetSDCardCISDCardOutnfo(unsigned char *cid_data); //讀SD卡CID​ unsigned char GetSDCardCSSDCardOutnfo(unsigned char *csd_data); //讀SD卡CSD​ static unsigned char SD_Type=0; //存放SD卡的類型​ /*​ 函數功能：SD卡底層接口,通過SPI時序向SD卡讀寫一個位元組​ 函數參數：data是要寫入的資料​ 返 回 值：讀到的資料​ 說明：時序是第二個上升沿采集資料​ */​ unsigned char SDCardReadWriteOneByte(unsigned char data_tx)​ {​ u8 data_rx=0;​ u8 i;​ for(i=0;i<8;i++)​ {​ *SD_GPBDAT &= ~(1 << 0);//輸出0​ if(data_tx&0x80)*SD_GPBDAT |= (1 << 3); //輸出1​ else *SD_GPBDAT &= ~(1 << 3);//輸出0​ data_tx<<=1; //繼續發送下一個資料​ *SD_GPBDAT |= (1 << 0); //輸出1​ data_rx<<=1;​ if((*SD_GPBDAT & (1 << 2)))data_rx|=0x01;​ }​ return data_rx;​ }​ /*​ 函數功能：取消選擇,釋放SPI總線​ */​ void SDCardCancelCS(void)​ {​ *SD_GPBDAT |= (1 << 1);​ SDCardReadWriteOneByte(0xff);//提供額外的8個時鐘​ }​ /*​ 函數 功 能：選擇sd卡,并且等待卡準備OK​ 函數傳回值：0,成功;1,失敗;​ */​ unsigned char SDCardSelectCS(void)​ {​ *SD_GPBDAT &= ~(1 << 1);​ if(SDCardWaitBusy()==0)return 0;//等待成功​ SDCardCancelCS();​ return 1;//等待失敗​ }​ /*​ 函數 功 能：等待卡準備好​ 函數傳回值：0,準備好了;其他,錯誤代碼​ */​ unsigned char SDCardWaitBusy(void)​ {​ unsigned int t=0;​ do​ {​ if(SDCardReadWriteOneByte(0XFF)==0XFF)return 0;//OK​ t++;​ }while(t<0xFFFFFF);//等待 ​ return 1;​ }​ /*​ 函數功能：等待SD卡回應​ 函數參數：​ Response:要得到的回應值​ 返 回 值：​ 0,成功得到了該回應值​ 其他,得到回應值失敗​ */​ unsigned char SDCardGetAck(unsigned char Response)​ {​ u16 Count=0xFFFF;//等待次數​ while((SDCardReadWriteOneByte(0XFF)!=Response)&&Count)Count--;//等待得到準确的回應 ​ if(Count==0)return SDCard_RESPONSE_FAILURE;//得到回應失敗 ​ else return SDCard_RESPONSE_NO_ERROR;//正确回應​ }​ /*​ 函數功能：從sd卡讀取一個資料包的内容​ 函數參數：​ buf:資料緩存區​ len:要讀取的資料長度.​ 傳回值：​ 0,成功;其他,失敗;​ */​ unsigned char SDCardRecvData(unsigned char*buf,u16 len)​ {​ if(SDCardGetAck(0xFE))return 1;//等待SD卡發回資料起始令牌0xFE​ 開始接收資料​ {​ *buf=SDCardReadWriteOneByte(0xFF);​ buf++;​ }​ 下面是2個僞CRC（dummy CRC）​ SDCardReadWriteOneByte(0xFF);​ SDCardReadWriteOneByte(0xFF);​ 讀取成功​ }​ /*​ 函數功能：向sd卡寫入一個資料包的内容 512位元組​ 函數參數：​ buf 資料緩存區​ cmd 指令​ 返 回 值：0表示成功;其他值表示失敗;​ */​ unsigned char SDCardSendData(unsigned char*buf,unsigned char cmd)​ {​ u16 t;​ if(SDCardWaitBusy())return 1; //等待準備失效​ SDCardReadWriteOneByte(cmd);​ if(cmd!=0XFD)//不是結束指令​ {​ for(t=0;t<512;t++)SDCardReadWriteOneByte(buf[t]);//提高速度,減少函數傳參時間​ 忽略crc​ SDCardReadWriteOneByte(0xFF);​ 接收響應​ if((t&0x1F)!=0x05)return 2; //響應錯誤​ }​ 寫入成功​ }​ /*​ 函數功能：向SD卡發送一個指令​ 函數參數：​ unsigned char cmd 指令 ​ unsigned int arg 指令參數​ unsigned char crc crc校驗值​ 傳回值:SD卡傳回的響應​ */​ unsigned char SendSDCardCmd(unsigned char cmd, unsigned int arg, unsigned char crc)​ {​ unsigned char r1;​ unsigned char Retry=0; ​ SDCardCancelCS(); //取消上次片選​ if(SDCardSelectCS())return 0XFF;//片選失效 ​ //發送資料​ SDCardReadWriteOneByte(cmd | 0x40);//分别寫入指令​ SDCardReadWriteOneByte(arg >> 24);​ SDCardReadWriteOneByte(arg >> 16);​ SDCardReadWriteOneByte(arg >> 8);​ SDCardReadWriteOneByte(arg);​ SDCardReadWriteOneByte(crc); ​ if(cmd==SDCard_CMD12)SDCardReadWriteOneByte(0xff);//Skip a stuff byte when stop reading​ Retry=0X1F;​ do​ {​ r1=SDCardReadWriteOneByte(0xFF);​ }while((r1&0X80) && Retry--);等待響應，或逾時退出​ return r1;//傳回狀态值​ }​ /*​ 函數功能：擷取SD卡的CID資訊，包括制造商資訊​ 函數參數：unsigned char *cid_data(存放CID的記憶體，至少16Byte）​ 返 回 值：​ 0：成功，1：錯誤​ */​ unsigned char GetSDCardCISDCardOutnfo(unsigned char *cid_data)​ {​ unsigned char r1;​ 發SDCard_CMD10指令，讀CID​ r1=SendSDCardCmd(SDCard_CMD10,0,0x01);​ if(r1==0x00)​ {​ r1=SDCardRecvData(cid_data,16);//接收16個位元組的資料​ }​ SDCardCancelCS();//取消片選​ if(r1)return 1;​ else return 0;​ }​ /*​ 函數說明：​ 擷取SD卡的CSD資訊，包括容量和速度資訊​ 函數參數：​ unsigned char *cid_data(存放CID的記憶體，至少16Byte）​ 返 回 值：​ 0：成功，1：錯誤​ */​ unsigned char GetSDCardCSSDCardOutnfo(unsigned char *csd_data)​ {​ unsigned char r1;​ r1=SendSDCardCmd(SDCard_CMD9,0,0x01); //發SDCard_CMD9指令，讀CSD​ if(r1==0)​ {​ r1=SDCardRecvData(csd_data, 16);//接收16個位元組的資料 ​ }​ SDCardCancelCS();//取消片選​ if(r1)return 1;​ else return 0;​ } ​ /*​ 函數功能：擷取SD卡的總扇區數（扇區數） ​ 返 回 值：​ 0表示容量檢測出錯，其他值表示SD卡的容量(扇區數/512位元組)​ 說 明：​ 每扇區的位元組數必為512位元組，如果不是512位元組，則初始化不能通過.​ */​ unsigned int GetSDCardSectorCount(void)​ {​ unsigned char csd[16];​ unsigned int Capacity; ​ unsigned char n;​ u16 csize; ​ if(GetSDCardCSSDCardOutnfo(csd)!=0) return 0;//取CSD資訊，如果期間出錯，傳回0​ if((csd[0]&0xC0)==0x40)的卡,如果為SDHC卡，按照下面方式計算​ {​ csize = csd[9] + ((u16)csd[8] << 8) + 1;​ Capacity = (unsigned int)csize << 10;//得到扇區數​ }​ else//V1.XX的卡 ​ {​ n = (csd[5] & 15) + ((csd[10] & 128) >> 7) + ((csd[9] & 3) << 1) + 2;​ csize = (csd[8] >> 6) + ((u16)csd[7] << 2) + ((u16)(csd[6] & 3) << 10) + 1;​ Capacity= (unsigned int)csize << (n - 9);//得到扇區數 ​ }​ return Capacity;​ }​ /*​ 函數功能： 初始化SD卡​ 返 回 值： 非0表示初始化失敗!​ */​ unsigned char SDCardDeviceInit(void)​ {​ 存放SD卡的傳回值​ 用來進行逾時計數​ unsigned char buf[4]; ​ u16 i;​ SDCardSpiInit();//初始化底層IO口​ for(i=0;i<10;i++)SDCardReadWriteOneByte(0XFF); //發送最少74個脈沖​ retry=20;​ do​ {​ r1=SendSDCardCmd(SDCard_CMD0,0,0x95);//進入IDLE狀态 閑置​ }while((r1!=0X01) && retry--);​ SD_Type=0; //預設無卡​ if(r1==0X01)​ {​ if(SendSDCardCmd(SDCard_CMD8,0x1AA,0x87)==1) //SD V2.0​ {​ for(i=0;i<4;i++)buf[i]=SDCardReadWriteOneByte(0XFF);//Get trailing return value of R7 resp​ if(buf[2]==0X01&&buf[3]==0XAA) //卡是否支援2.7~3.6V​ {​ retry=0XFFFE;​ do​ {​ SendSDCardCmd(SDCard_CMD55,0,0X01);發送SDCard_CMD55​ r1=SendSDCardCmd(SDCard_CMD41,0x40000000,0X01);//發送SDCard_CMD41​ }while(r1&&retry--);​ if(retry&&SendSDCardCmd(SDCard_CMD58,0,0X01)==0)//鑒别SD2.0卡版本開始​ {​ for(i=0;i<4;i++)buf[i]=SDCardReadWriteOneByte(0XFF);//得到OCR值​ if(buf[0]&0x40)SD_Type=SDCard_TYPE_V2HC; //檢查CCS​ else SD_Type=SDCard_TYPE_V2; ​ }​ }​ }​ else//SD V1.x/ MMCV3​ {​ SendSDCardCmd(SDCard_CMD55,0,0X01);//發送SDCard_CMD55​ r1=SendSDCardCmd(SDCard_CMD41,0,0X01);//發送SDCard_CMD41​ if(r1<=1)​ {​ SD_Type=SDCard_TYPE_V1;​ retry=0XFFFE;​ do //等待退出IDLE模式​ {​ SendSDCardCmd(SDCard_CMD55,0,0X01);//發送SDCard_CMD55​ r1=SendSDCardCmd(SDCard_CMD41,0,0X01);//發送SDCard_CMD41​ }while(r1&&retry--);​ }​ else//MMC卡不支援SDCard_CMD55+SDCard_CMD41識别​ {​ SD_Type=SDCard_TYPE_MMC;//MMC V3​ retry=0XFFFE;​ do //等待退出IDLE模式​ {​ r1=SendSDCardCmd(SDCard_CMD1,0,0X01);//發送SDCard_CMD1​ }while(r1&&retry--); ​ }​ if(retry==0||SendSDCardCmd(SDCard_CMD13,512,0X01)!=0)SD_Type=SDCard_TYPE_ERR;//錯誤的卡​ }​ }​ SDCardCancelCS(); //取消片選​ if(SD_Type)return 0; //初始化成功傳回0​ else if(r1)return r1; //傳回值錯誤值​ return 0xaa; //其他錯誤​ }​ /*​ 函數功能：讀SD卡​ 函數參數：​ buf:資料緩存區​ sector:扇區​ cnt:扇區數​ 傳回值:​ 0,ok;其他,失敗.​ 說 明：​ SD卡一個扇區大小512位元組​ */​ unsigned char SDCardReadData(unsigned char*buf,unsigned int sector,unsigned int cnt)​ {​ unsigned char r1;​ if(SD_Type!=SDCard_TYPE_V2HC)sector<<=9;//轉換為位元組位址​ if(cnt==1)​ {​ r1=SendSDCardCmd(SDCard_CMD17,sector,0X01);//讀指令​ if(r1==0)指令發送成功​ {​ r1=SDCardRecvData(buf,512);//接收512個位元組​ }​ }else​ {​ r1=SendSDCardCmd(SDCard_CMD18,sector,0X01);//連續讀指令​ do​ {​ r1=SDCardRecvData(buf,512);//接收512個位元組​ buf+=512; ​ }while(--cnt && r1==0); ​ SendSDCardCmd(SDCard_CMD12,0,0X01);//發送停止指令​ } ​ SDCardCancelCS();//取消片選​ return r1;//​ }​ /*​ 函數功能：向SD卡寫資料​ 函數參數：​ buf:資料緩存區​ sector:起始扇區​ cnt:扇區數​ 傳回值：​ 0,ok;其他,失敗.​ 說 明：​ SD卡一個扇區大小512位元組​ */​ unsigned char SDCardWriteData(unsigned char*buf,unsigned int sector,unsigned int cnt)​ {​ unsigned char r1;​ if(SD_Type!=SDCard_TYPE_V2HC)sector *= 512;//轉換為位元組位址​ if(cnt==1)​ {​ r1=SendSDCardCmd(SDCard_CMD24,sector,0X01);//讀指令​ if(r1==0)//指令發送成功​ {​ r1=SDCardSendData(buf,0xFE);//寫512個位元組​ }​ }​ else​ {​ if(SD_Type!=SDCard_TYPE_MMC)​ {​ SendSDCardCmd(SDCard_CMD55,0,0X01);​ SendSDCardCmd(SDCard_CMD23,cnt,0X01);//發送指令​ }​ r1=SendSDCardCmd(SDCard_CMD25,sector,0X01);//連續讀指令​ if(r1==0)​ {​ do​ {​ r1=SDCardSendData(buf,0xFC);//接收512個位元組​ buf+=512; ​ }while(--cnt && r1==0);​ r1=SDCardSendData(0,0xFD);//接收512個位元組 ​ }​ } ​ SDCardCancelCS();//取消片選​ return r1;//​ }​ /*​ 功能說明:​ 1. 支援檔案系統格式化: #mkfs.ext2 /dev/tiny4412_block_a​ 2. 支援mount挂載: #mount /dev/tiny4412_block_a /mnt/​ 3. 支援磁盤大小檢視: #cat /sys/block/Tiny4412_block_a/size​ #df -h ​ */​ static struct request_queue *queue=NULL; /* 裝置請求隊列 */​ static struct gendisk *gd; 結構 */​ static unsigned int sd_size=0; 存放SD卡傳回的容量扇區數量機關(512位元組)​ static int Tiny4412_block_major = 0; /*存放主裝置号*/​ static DEFINE_MUTEX(sd_mutex); /*靜态定義互斥鎖*/​ /*​ * Handle an I/O request.​ * 實作扇區的讀寫​ */​ static void Tiny4412_block_dev_sector_read_write(unsigned long sector,unsigned long nsect, char *buffer, int write)​ {​ /*互斥鎖，上鎖*/​ mutex_lock(&sd_mutex);​ sector>>=9;​ nsect>>=9;​ /*塊裝置最小機關是一個扇區，一個扇區的位元組數是512位元組*/​ if(write)​ {​ if(SDCardWriteData(buffer,sector,nsect))​ {​ printk(KERN_ERR"write error!\r\n");​ printk("write ---> nsect=%ld,sector=%ld\r\n",nsect,sector);​ }​ }​ else​ {​ if(SDCardReadData(buffer,sector,nsect))​ {​ printk(KERN_ERR"read error!\r\n");​ printk("read ---> nsect=%ld,sector=%ld\r\n",nsect,sector);​ }​ }​ /*互斥鎖解鎖*/​ mutex_unlock(&sd_mutex);​ }​ /*​ 處理請求​ */​ static void Tiny4412_block_make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio) ​ { ​ int dir; ​ unsigned long long dsk_offset; ​ struct bio_vec *bvec; ​ int i; ​ void *iovec_mem;​ /*判斷讀寫方向*/​ if(bio_data_dir(bio) == WRITE) dir = 1;​ else dir = 0;​ dsk_offset = bio->bi_sector << 9;​ bio_for_each_segment(bvec, bio, i) ​ { ​ iovec_mem = kmap(bvec->bv_page) + bvec->bv_offset; ​ //起始位置,長度,源資料,方向​ Tiny4412_block_dev_sector_read_write(dsk_offset,bvec->bv_len,iovec_mem,dir);​ kunmap(bvec->bv_page);​ dsk_offset += bvec->bv_len; ​ }​ bio_endio(bio, 0); ​ }​ static int tiny4412_blockdev_getgeo(struct block_device *bdev, struct hd_geometry *geo)​ {​ /* 容量=heads*cylinders*sectors*512 ​ 存儲容量 ＝ 磁頭數 × 磁道(柱面)數 × 每道扇區數 × 每扇區位元組數​ */​ geo->heads = 2; /*磁頭(一般一個盤面有兩個磁頭，正面一個/反面一個)*/​ geo->cylinders = 32; /*柱面(一般一個盤面上有32個柱面)每個盤片32個磁道)*/​ geo->sectors = sd_size/2/32; /*扇區,一般每個磁道上有12個扇區，這裡需要根據前面柱面和磁頭進行計算，不能亂填*/​ /*geo->sectors =存儲容量/磁頭數/柱面/每扇區位元組數*/​ return 0;​ }​ /*​ * 塊裝置檔案操作集合接口​ */​ static struct block_device_operations Tiny4412_block_ops=​ {​ .owner = THIS_MODULE,​ 指令分區時需要調用該函數，用于讀取磁頭、柱面、扇區等資訊*/​ .getgeo= tiny4412_blockdev_getgeo,​ };​ /*​ 驅動入口​ */​ static int __init Tiny4412_block_init(void)​ {​ /*1. 初始化SD口*/​ if(SDCardDeviceInit()) ​ {​ 卡初始化失敗!\r\n");​ return -1;​ }​ /*2. 檢測SD卡大小*/​ sd_size=GetSDCardSectorCount();//檢測SD卡大小，傳回值右移11位得到以M為機關的容量​ printk("SD卡Sizeof:%dM secnt=%d\r\n",sd_size>>11,sd_size);​ /*注冊一個塊裝置,自動配置設定主裝置号*/​ Tiny4412_block_major = register_blkdev(0, "Tiny4412_SDdrv");​ /*動态配置設定請求隊列*/​ queue=blk_alloc_queue(GFP_KERNEL);​ /*綁定請求隊列*/​ blk_queue_make_request(queue, Tiny4412_block_make_request);​ /*動态配置設定次裝置号結構*/​ gd=alloc_disk(16);/*配置設定一個gendisk，分區是一個*/​ gd->major=Tiny4412_block_major; 主裝置号*/​ gd->first_minor=0;次裝置号*/​ gd->fops=&Tiny4412_block_ops;​ gd->queue=queue; 将請求隊列關聯到gendisk結構*/​ snprintf(gd->disk_name, 32, "tiny4412_sd%c",'a');​ /*設定磁盤結構 capacity 的容量*/​ /*注意: 塊裝置的大小使用扇區作為機關設定，而扇區的大小預設是512位元組。​ 可以檢視到設定的大小​ 512，或者右移9位​ */​ set_capacity(gd,sd_size);​ /*注冊磁盤裝置*/​ add_disk(gd);​ printk("塊裝置注冊成功!\r\n");​ return 0;​ }​ /*驅動出口*/​ static void Tiny4412_block_exit(void)​ {​ /*釋放虛拟位址*/​ iounmap(SD_GPBCON);​ iounmap(SD_GPBDAT);​ /*登出磁盤裝置*/​ if(gd)del_gendisk(gd);​ /*登出塊裝置*/​ if(Tiny4412_block_major!=0)unregister_blkdev(Tiny4412_block_major, "Tiny4412_SDdrv");​ printk("塊裝置注消成功!\r\n");​ }​ module_init(Tiny4412_block_init);​ module_exit(Tiny4412_block_exit);​ MODULE_LICENSE("GPL");​

1.3.3 記憶體模拟塊裝置(使用預設的IO排程器)​

• 示例代碼:

/* 參考:搜尋注冊函數即可​ * drivers\block\xd.c​ * drivers\block\z2ram.c​ */​ #include <linux/module.h>​ #include <linux/errno.h>​ #include <linux/interrupt.h>​ #include <linux/mm.h>​ #include <linux/fs.h>​ #include <linux/kernel.h>​ #include <linux/timer.h>​ #include <linux/genhd.h>​ #include <linux/hdreg.h>​ #include <linux/ioport.h>​ #include <linux/init.h>​ #include <linux/wait.h>​ #include <linux/blkdev.h>​ #include <linux/blkpg.h>​ #include <linux/delay.h>​ #include <linux/io.h>​ #include <linux/vmalloc.h>​ #include <linux/hdreg.h> ​ #include <linux/version.h>​ #include <asm/system.h>​ #include <asm/uaccess.h>​ #include <asm/dma.h>​ static struct gendisk *tiny4412_blockdev_disk;​ static struct request_queue *tiny4412_blockdev_queue;​ static int major;​ static DEFINE_SPINLOCK(tiny4412_blockdev_lock);​ #define RAMBLOCK_SIZE (1024*1024*10) /*10M空間*/​ static unsigned char *tiny4412_blockdev_buf=NULL;​ static int tiny4412_blockdev_getgeo(struct block_device *bdev, struct hd_geometry *geo)​ {​ /* 容量=heads*cylinders*sectors*512 ​ 存儲容量 ＝ 磁頭數 × 磁道(柱面)數 × 每道扇區數 × 每扇區位元組數​ */​ geo->heads = 2; /*磁頭(一般一個盤面有兩個磁頭，正面一個/反面一個)*/​ geo->cylinders = 32; /*柱面(一般一個盤面上有32個柱面)每個盤片32個磁道)*/​ geo->sectors = RAMBLOCK_SIZE/2/32/512; /*扇區,一般每個磁道上有12個扇區，這裡需要根據前面柱面和磁頭進行計算，不能亂填*/​ return 0;​ }​ static struct block_device_operations tiny4412_blockdev_fops = {​ .owner= THIS_MODULE,​ .getgeo= tiny4412_blockdev_getgeo,​ };​ static void do_tiny4412_blockdev_request(struct request_queue * q)​ {​ struct request *req;​ req = blk_fetch_request(q);​ while (req) ​ {​ unsigned long start = blk_rq_pos(req) *512; /*轉為位元組機關(起始位置)*/​ unsigned long len = blk_rq_cur_bytes(req); /*目前操作的位元組數量*/​ int err = 0;​ if (rq_data_dir(req) == READ) /*如果是讀*/​ memcpy(req->buffer, tiny4412_blockdev_buf+start, len);​ else​ memcpy(tiny4412_blockdev_buf+start, req->buffer,len);​ if (!__blk_end_request_cur(req, err)) /*判斷是否處理完畢請求*/​ req = blk_fetch_request(q); /*繼續處理下一個請求*/​ }​ }​ static int tiny4412_blockdev_init(void)​ {​ /* 1. 配置設定一個gendisk結構體 */​ tiny4412_blockdev_disk = alloc_disk(16); /* 次裝置号個數: 分區個數+1 */​ /* 2. 設定 */​ /* 2.1 配置設定/設定隊列: 提供讀寫能力 */​ tiny4412_blockdev_queue = blk_init_queue(do_tiny4412_blockdev_request, &tiny4412_blockdev_lock);​ tiny4412_blockdev_disk->queue = tiny4412_blockdev_queue;​ /* 2.2 設定其他屬性: 比如容量 */​ major = register_blkdev(0, "tiny4412_blockdev"); /* cat /proc/devices */​ tiny4412_blockdev_disk->major = major;​ tiny4412_blockdev_disk->first_minor = 0;​ sprintf(tiny4412_blockdev_disk->disk_name, "tiny4412_blockdev");​ tiny4412_blockdev_disk->fops = &tiny4412_blockdev_fops;​ set_capacity(tiny4412_blockdev_disk, RAMBLOCK_SIZE / 512);​ /* 3. 硬體相關操作 */​ tiny4412_blockdev_buf = vmalloc(RAMBLOCK_SIZE);​ if(tiny4412_blockdev_buf==NULL)​ {​ printk("空間申請失敗!\n");​ return -1;​ }​ /* 4. 注冊 */​ add_disk(tiny4412_blockdev_disk);​ return 0;​ }​ static void tiny4412_blockdev_exit(void)​ {​ unregister_blkdev(major, "tiny4412_blockdev");​ del_gendisk(tiny4412_blockdev_disk);​ put_disk(tiny4412_blockdev_disk);​ blk_cleanup_queue(tiny4412_blockdev_queue);​ vfree(tiny4412_blockdev_buf);​ }​ module_init(tiny4412_blockdev_init);​ module_exit(tiny4412_blockdev_exit);​ MODULE_LICENSE("GPL");​

1.3.4 使用SD卡編寫塊裝置(使用預設的IO排程器)​

/* 參考:​ * drivers\block\xd.c​ * drivers\block\z2ram.c​ */​ #include <linux/module.h>​ #include <linux/errno.h>​ #include <linux/interrupt.h>​ #include <linux/mm.h>​ #include <linux/fs.h>​ #include <linux/kernel.h>​ #include <linux/timer.h>​ #include <linux/genhd.h>​ #include <linux/hdreg.h>​ #include <linux/ioport.h>​ #include <linux/init.h>​ #include <linux/wait.h>​ #include <linux/blkdev.h>​ #include <linux/blkpg.h>​ #include <linux/delay.h>​ #include <linux/io.h>​ #include <linux/vmalloc.h>​ #include <linux/hdreg.h> ​ #include <linux/version.h>​ #include <asm/system.h>​ #include <asm/uaccess.h>​ #include <asm/dma.h>​ #include <linux/gpio.h>​ #include <mach/gpio.h>​ #include <plat/gpio-cfg.h>​ #include <linux/delay.h>​ #include <linux/io.h>​ /*--------------------------------SD相關操作代碼---------------------------------------------*/​ /*定義指針，用于接收虛拟位址*/​ volatile unsigned int *SD_GPBCON;​ volatile unsigned int *SD_GPBDAT;​ /*​ 函數功能：SD初始化​ Tiny4412硬體連接配接：​ DO--MISO :GPB_2​ DI--MOSI :GPB_3​ CLK-SCLK :GPB_0​ CS--CS :GPB_1​ */​ void SDCardSpiInit(void)​ {​ /*1. 初始化GPIO*/​ /*映射實體位址*/​ SD_GPBCON=ioremap(0x11400040,4);​ SD_GPBDAT=ioremap(0x11400044,4);​ *SD_GPBCON &= ~(0xf << 0 * 4);*SD_GPBCON |= (0x1 << 0 * 4);​ *SD_GPBCON &= ~(0xf << 1 * 4);*SD_GPBCON |= (0x1 << 1 * 4);​ *SD_GPBCON &= ~(0xf << 2 * 4);​ *SD_GPBCON &= ~(0xf << 3 * 4);*SD_GPBCON |= (0x1 << 3 * 4);​ /*2. 上拉GPIO口*/​ //*SD_GPBDAT &= ~(1 << 4);//輸出0​ *SD_GPBDAT |= (1 << 0); //輸出1​ *SD_GPBDAT |= (1 << 1); //輸出1​ *SD_GPBDAT |= (1 << 3); //輸出1​ }​ // SD卡類型定義 ​ #define SDCard_TYPE_ERR 0X00 //卡類型錯誤​ #define SDCard_TYPE_MMC 0X01 //MMC卡​ #define SDCard_TYPE_V1 0X02​ #define SDCard_TYPE_V2 0X04​ #define SDCard_TYPE_V2HC 0X06​ // SD卡指令表 ​ #define SDCard_CMD0 0 //卡複位​ #define SDCard_CMD1 1​ #define SDCard_CMD8 8 //指令8 ，SEND_IF_COND​ #define SDCard_CMD9 9 //指令9 ，讀CSD資料​ #define SDCard_CMD10 10 //指令10，讀CID資料​ #define SDCard_CMD12 12 //指令12，停止資料傳輸​ #define SDCard_CMD13 16 //指令16，設定扇區大小 應傳回0x00​ #define SDCard_CMD17 17 //指令17，讀扇區​ #define SDCard_CMD18 18 //指令18，讀Multi 扇區​ #define SDCard_CMD23 23 //指令23，設定多扇區寫入前預先擦除N個block​ #define SDCard_CMD24 24 //指令24，寫扇區​ #define SDCard_CMD25 25 //指令25，寫多個扇區​ #define SDCard_CMD41 41 //指令41，應傳回0x00​ #define SDCard_CMD55 55 //指令55，應傳回0x01​ #define SDCard_CMD58 58 //指令58，讀OCR資訊​ #define SDCard_CMD59 59 //指令59，使能/禁止CRC，應傳回0x00、​ /*SD卡回應标記字*/​ #define SDCard_RESPONSE_NO_ERROR 0x00 //正确回應​ #define SDCard_SD_IN_IDLE_STATE 0x01 //閑置狀态​ #define SDCard_SD_ERASE_RESET 0x02 //擦除複位​ #define SDCard_RESPONSE_FAILURE 0xFF //響應失敗​ //函數聲明 ​ unsigned char SDCardReadWriteOneByte(unsigned char data); //底層接口，SPI讀寫位元組函數​ unsigned char SDCardWaitBusy(void);//等待SD卡準備​ unsigned char SDCardGetAck(unsigned char Response);//獲得應答​ unsigned char SDCardDeviceInit(void);初始化​ unsigned char SDCardReadData(unsigned char*buf,unsigned int sector,unsigned int cnt);讀塊(扇區)​ unsigned char SDCardWriteData(unsigned char*buf,unsigned int sector,unsigned int cnt);寫塊(扇區)​ unsigned int GetSDCardSectorCount(void); 讀扇區數​ unsigned char GetSDCardCISDCardOutnfo(unsigned char *cid_data); //讀SD卡CID​ unsigned char GetSDCardCSSDCardOutnfo(unsigned char *csd_data); //讀SD卡CSD​ static unsigned char SD_Type=0; //存放SD卡的類型​ /*​ 函數功能：SD卡底層接口,通過SPI時序向SD卡讀寫一個位元組​ 函數參數：data是要寫入的資料​ 返 回 值：讀到的資料​ 說明：時序是第二個上升沿采集資料​ */​ unsigned char SDCardReadWriteOneByte(unsigned char data_tx)​ {​ u8 data_rx=0;​ u8 i;​ for(i=0;i<8;i++)​ {​ *SD_GPBDAT &= ~(1 << 0);//輸出0​ if(data_tx&0x80)*SD_GPBDAT |= (1 << 3); //輸出1​ else *SD_GPBDAT &= ~(1 << 3);//輸出0​ data_tx<<=1; //繼續發送下一個資料​ *SD_GPBDAT |= (1 << 0); //輸出1​ data_rx<<=1;​ if((*SD_GPBDAT & (1 << 2)))data_rx|=0x01;​ }​ return data_rx;​ }​ /*​ 函數功能：取消選擇,釋放SPI總線​ */​ void SDCardCancelCS(void)​ {​ *SD_GPBDAT |= (1 << 1);​ SDCardReadWriteOneByte(0xff);//提供額外的8個時鐘​ }​ /*​ 函數 功 能：選擇sd卡,并且等待卡準備OK​ 函數傳回值：0,成功;1,失敗;​ */​ unsigned char SDCardSelectCS(void)​ {​ *SD_GPBDAT &= ~(1 << 1);​ if(SDCardWaitBusy()==0)return 0;//等待成功​ SDCardCancelCS();​ return 1;//等待失敗​ }​ /*​ 函數 功 能：等待卡準備好​ 函數傳回值：0,準備好了;其他,錯誤代碼​ */​ unsigned char SDCardWaitBusy(void)​ {​ unsigned int t=0;​ do​ {​ if(SDCardReadWriteOneByte(0XFF)==0XFF)return 0;//OK​ t++;​ }while(t<0xFFFFFF);//等待 ​ return 1;​ }​ /*​ 函數功能：等待SD卡回應​ 函數參數：​ Response:要得到的回應值​ 返 回 值：​ 0,成功得到了該回應值​ 其他,得到回應值失敗​ */​ unsigned char SDCardGetAck(unsigned char Response)​ {​ u16 Count=0xFFFF;//等待次數​ while((SDCardReadWriteOneByte(0XFF)!=Response)&&Count)Count--;//等待得到準确的回應 ​ if(Count==0)return SDCard_RESPONSE_FAILURE;//得到回應失敗 ​ else return SDCard_RESPONSE_NO_ERROR;//正确回應​ }​ /*​ 函數功能：從sd卡讀取一個資料包的内容​ 函數參數：​ buf:資料緩存區​ len:要讀取的資料長度.​ 傳回值：​ 0,成功;其他,失敗;​ */​ unsigned char SDCardRecvData(unsigned char*buf,u16 len)​ {​ if(SDCardGetAck(0xFE))return 1;//等待SD卡發回資料起始令牌0xFE​ 開始接收資料​ {​ *buf=SDCardReadWriteOneByte(0xFF);​ buf++;​ }​ 下面是2個僞CRC（dummy CRC）​ SDCardReadWriteOneByte(0xFF);​ SDCardReadWriteOneByte(0xFF);​ 讀取成功​ }​ /*​ 函數功能：向sd卡寫入一個資料包的内容 512位元組​ 函數參數：​ buf 資料緩存區​ cmd 指令​ 返 回 值：0表示成功;其他值表示失敗;​ */​ unsigned char SDCardSendData(unsigned char*buf,unsigned char cmd)​ {​ u16 t;​ if(SDCardWaitBusy())return 1; //等待準備失效​ SDCardReadWriteOneByte(cmd);​ if(cmd!=0XFD)//不是結束指令​ {​ for(t=0;t<512;t++)SDCardReadWriteOneByte(buf[t]);//提高速度,減少函數傳參時間​ 忽略crc​ SDCardReadWriteOneByte(0xFF);​ 接收響應​ if((t&0x1F)!=0x05)return 2; //響應錯誤​ }​ 寫入成功​ }​ /*​ 函數功能：向SD卡發送一個指令​ 函數參數：​ unsigned char cmd 指令 ​ unsigned int arg 指令參數​ unsigned char crc crc校驗值​ 傳回值:SD卡傳回的響應​ */​ unsigned char SendSDCardCmd(unsigned char cmd, unsigned int arg, unsigned char crc)​ {​ unsigned char r1;​ unsigned char Retry=0; ​ SDCardCancelCS(); //取消上次片選​ if(SDCardSelectCS())return 0XFF;//片選失效 ​ //發送資料​ SDCardReadWriteOneByte(cmd | 0x40);//分别寫入指令​ SDCardReadWriteOneByte(arg >> 24);​ SDCardReadWriteOneByte(arg >> 16);​ SDCardReadWriteOneByte(arg >> 8);​ SDCardReadWriteOneByte(arg);​ SDCardReadWriteOneByte(crc); ​ if(cmd==SDCard_CMD12)SDCardReadWriteOneByte(0xff);//Skip a stuff byte when stop reading​ Retry=0X1F;​ do​ {​ r1=SDCardReadWriteOneByte(0xFF);​ }while((r1&0X80) && Retry--);等待響應，或逾時退出​ return r1;//傳回狀态值​ }​ /*​ 函數功能：擷取SD卡的CID資訊，包括制造商資訊​ 函數參數：unsigned char *cid_data(存放CID的記憶體，至少16Byte）​ 返 回 值：​ 0：成功，1：錯誤​ */​ unsigned char GetSDCardCISDCardOutnfo(unsigned char *cid_data)​ {​ unsigned char r1;​ 發SDCard_CMD10指令，讀CID​ r1=SendSDCardCmd(SDCard_CMD10,0,0x01);​ if(r1==0x00)​ {​ r1=SDCardRecvData(cid_data,16);//接收16個位元組的資料​ }​ SDCardCancelCS();//取消片選​ if(r1)return 1;​ else return 0;​ }​ /*​ 函數說明：​ 擷取SD卡的CSD資訊，包括容量和速度資訊​ 函數參數：​ unsigned char *cid_data(存放CID的記憶體，至少16Byte）​ 返 回 值：​ 0：成功，1：錯誤​ */​ unsigned char GetSDCardCSSDCardOutnfo(unsigned char *csd_data)​ {​ unsigned char r1;​ r1=SendSDCardCmd(SDCard_CMD9,0,0x01); //發SDCard_CMD9指令，讀CSD​ if(r1==0)​ {​ r1=SDCardRecvData(csd_data, 16);//接收16個位元組的資料 ​ }​ SDCardCancelCS();//取消片選​ if(r1)return 1;​ else return 0;​ } ​ /*​ 函數功能：擷取SD卡的總扇區數（扇區數） ​ 返 回 值：​ 0表示容量檢測出錯，其他值表示SD卡的容量(扇區數/512位元組)​ 說 明：​ 每扇區的位元組數必為512位元組，如果不是512位元組，則初始化不能通過.​ */​ unsigned int GetSDCardSectorCount(void)​ {​ unsigned char csd[16];​ unsigned int Capacity; ​ unsigned char n;​ u16 csize; ​ if(GetSDCardCSSDCardOutnfo(csd)!=0) return 0;//取CSD資訊，如果期間出錯，傳回0​ if((csd[0]&0xC0)==0x40)的卡,如果為SDHC卡，按照下面方式計算​ {​ csize = csd[9] + ((u16)csd[8] << 8) + 1;​ Capacity = (unsigned int)csize << 10;//得到扇區數​ }​ else//V1.XX的卡 ​ {​ n = (csd[5] & 15) + ((csd[10] & 128) >> 7) + ((csd[9] & 3) << 1) + 2;​ csize = (csd[8] >> 6) + ((u16)csd[7] << 2) + ((u16)(csd[6] & 3) << 10) + 1;​ Capacity= (unsigned int)csize << (n - 9);//得到扇區數 ​ }​ return Capacity;​ }​ /*​ 函數功能： 初始化SD卡​ 返 回 值： 非0表示初始化失敗!​ */​ unsigned char SDCardDeviceInit(void)​ {​ 存放SD卡的傳回值​ 用來進行逾時計數​ unsigned char buf[4]; ​ u16 i;​ SDCardSpiInit();//初始化底層IO口​ for(i=0;i<10;i++)SDCardReadWriteOneByte(0XFF); //發送最少74個脈沖​ retry=20;​ do​ {​ r1=SendSDCardCmd(SDCard_CMD0,0,0x95);//進入IDLE狀态 閑置​ }while((r1!=0X01) && retry--);​ SD_Type=0; //預設無卡​ if(r1==0X01)​ {​ if(SendSDCardCmd(SDCard_CMD8,0x1AA,0x87)==1) //SD V2.0​ {​ for(i=0;i<4;i++)buf[i]=SDCardReadWriteOneByte(0XFF);//Get trailing return value of R7 resp​ if(buf[2]==0X01&&buf[3]==0XAA) //卡是否支援2.7~3.6V​ {​ retry=0XFFFE;​ do​ {​ SendSDCardCmd(SDCard_CMD55,0,0X01);發送SDCard_CMD55​ r1=SendSDCardCmd(SDCard_CMD41,0x40000000,0X01);//發送SDCard_CMD41​ }while(r1&&retry--);​ if(retry&&SendSDCardCmd(SDCard_CMD58,0,0X01)==0)//鑒别SD2.0卡版本開始​ {​ for(i=0;i<4;i++)buf[i]=SDCardReadWriteOneByte(0XFF);//得到OCR值​ if(buf[0]&0x40)SD_Type=SDCard_TYPE_V2HC; //檢查CCS​ else SD_Type=SDCard_TYPE_V2; ​ }​ }​ }​ else//SD V1.x/ MMCV3​ {​ SendSDCardCmd(SDCard_CMD55,0,0X01);//發送SDCard_CMD55​ r1=SendSDCardCmd(SDCard_CMD41,0,0X01);//發送SDCard_CMD41​ if(r1<=1)​ {​ SD_Type=SDCard_TYPE_V1;​ retry=0XFFFE;​ do //等待退出IDLE模式​ {​ SendSDCardCmd(SDCard_CMD55,0,0X01);//發送SDCard_CMD55​ r1=SendSDCardCmd(SDCard_CMD41,0,0X01);//發送SDCard_CMD41​ }while(r1&&retry--);​ }​ else//MMC卡不支援SDCard_CMD55+SDCard_CMD41識别​ {​ SD_Type=SDCard_TYPE_MMC;//MMC V3​ retry=0XFFFE;​ do //等待退出IDLE模式​ {​ r1=SendSDCardCmd(SDCard_CMD1,0,0X01);//發送SDCard_CMD1​ }while(r1&&retry--); ​ }​ if(retry==0||SendSDCardCmd(SDCard_CMD13,512,0X01)!=0)SD_Type=SDCard_TYPE_ERR;//錯誤的卡​ }​ }​ SDCardCancelCS(); //取消片選​ if(SD_Type)return 0; //初始化成功傳回0​ else if(r1)return r1; //傳回值錯誤值​ return 0xaa; //其他錯誤​ }​ /*​ 函數功能：讀SD卡​ 函數參數：​ buf:資料緩存區​ sector:扇區​ cnt:扇區數​ 傳回值:​ 0,ok;其他,失敗.​ 說 明：​ SD卡一個扇區大小512位元組​ */​ unsigned char SDCardReadData(unsigned char*buf,unsigned int sector,unsigned int cnt)​ {​ unsigned char r1;​ if(SD_Type!=SDCard_TYPE_V2HC)sector<<=9;//轉換為位元組位址​ if(cnt==1)​ {​ r1=SendSDCardCmd(SDCard_CMD17,sector,0X01);//讀指令​ if(r1==0)指令發送成功​ {​ r1=SDCardRecvData(buf,512);//接收512個位元組​ }​ }else​ {​ r1=SendSDCardCmd(SDCard_CMD18,sector,0X01);//連續讀指令​ do​ {​ r1=SDCardRecvData(buf,512);//接收512個位元組​ buf+=512; ​ }while(--cnt && r1==0); ​ SendSDCardCmd(SDCard_CMD12,0,0X01);//發送停止指令​ } ​ SDCardCancelCS();//取消片選​ return r1;//​ }​ /*​ 函數功能：向SD卡寫資料​ 函數參數：​ buf:資料緩存區​ sector:起始扇區​ cnt:扇區數​ 傳回值：​ 0,ok;其他,失敗.​ 說 明：​ SD卡一個扇區大小512位元組​ */​ unsigned char SDCardWriteData(unsigned char*buf,unsigned int sector,unsigned int cnt)​ {​ unsigned char r1;​ if(SD_Type!=SDCard_TYPE_V2HC)sector *= 512;//轉換為位元組位址​ if(cnt==1)​ {​ r1=SendSDCardCmd(SDCard_CMD24,sector,0X01);//讀指令​ if(r1==0)//指令發送成功​ {​ r1=SDCardSendData(buf,0xFE);//寫512個位元組​ }​ }​ else​ {​ if(SD_Type!=SDCard_TYPE_MMC)​ {​ SendSDCardCmd(SDCard_CMD55,0,0X01);​ SendSDCardCmd(SDCard_CMD23,cnt,0X01);//發送指令​ }​ r1=SendSDCardCmd(SDCard_CMD25,sector,0X01);//連續讀指令​ if(r1==0)​ {​ do​ {​ r1=SDCardSendData(buf,0xFC);//接收512個位元組​ buf+=512; ​ }while(--cnt && r1==0);​ r1=SDCardSendData(0,0xFD);//接收512個位元組 ​ }​ } ​ SDCardCancelCS();//取消片選​ return r1;//​ }​ static struct gendisk *tiny4412_blockdev_disk;​ static struct request_queue *tiny4412_blockdev_queue;​ static int major; //主裝置号​ static DEFINE_SPINLOCK(tiny4412_blockdev_lock); //自旋鎖​ static unsigned int sd_size=0; 存放SD卡傳回的容量扇區數量機關(512位元組)​ static int tiny4412_blockdev_getgeo(struct block_device *bdev, struct hd_geometry *geo)​ {​ /* 容量=heads*cylinders*sectors*512 ​ 存儲容量 ＝ 磁頭數 × 磁道(柱面)數 × 每道扇區數 × 每扇區位元組數​ */​ geo->heads = 200; /*磁頭(一般一個盤面有兩個磁頭，正面一個/反面一個)*/​ geo->cylinders = 32; /*柱面(一般一個盤面上有32個柱面)每個盤片32個磁道)*/​ geo->sectors = sd_size/200/32; /*扇區,一般每個磁道上有12個扇區，這裡需要根據前面柱面和磁頭進行計算，不能亂填*/​ return 0;​ }​ static struct block_device_operations tiny4412_blockdev_fops = {​ .owner= THIS_MODULE,​ .getgeo= tiny4412_blockdev_getgeo,​ };​ static void do_tiny4412_blockdev_request(struct request_queue * q)​ {​ struct request *req;​ req = blk_fetch_request(q);​ while (req) ​ {​ unsigned long start = blk_rq_pos(req); /*起始扇區位置*/​ unsigned long len = (blk_rq_cur_bytes(req)>>9); /*目前操作的扇區數量*/​ int err = 0;​ if(rq_data_dir(req) == READ) /*如果是讀*/​ {​ if(SDCardReadData(req->buffer,start,len))​ {​ printk(KERN_ERR"read error!\r\n");​ printk("read ---> nsect=%ld,sector=%ld\r\n",len,start);​ }​ }​ else​ {​ if(SDCardWriteData(req->buffer,start,len))​ {​ printk(KERN_ERR"write error!\r\n");​ printk("write ---> nsect=%ld,sector=%ld\r\n",len,start);​ }​ }​ if (!__blk_end_request_cur(req, err)) /*判斷是否處理完畢請求*/​ req = blk_fetch_request(q); /*繼續處理下一個請求*/​ }​ }​ static int tiny4412_blockdev_init(void)​ {​ /*初始化SD卡*/​ if(SDCardDeviceInit()) ​ {​ 卡初始化失敗!\r\n");​ return -1;​ }​ /*檢測SD卡大小*/​ sd_size=GetSDCardSectorCount();//檢測SD卡大小，傳回值右移11位得到以M為機關的容量​ printk("SD卡Sizeof:%dM secnt=%d\r\n",sd_size>>11,sd_size);​ /* 1. 配置設定一個gendisk結構體 */​ tiny4412_blockdev_disk = alloc_disk(16); /* 次裝置号個數: 分區個數+1 */​ /* 2. 設定 */​ /* 2.1 配置設定/設定隊列: 提供讀寫能力 */​ tiny4412_blockdev_queue = blk_init_queue(do_tiny4412_blockdev_request, &tiny4412_blockdev_lock);​ tiny4412_blockdev_disk->queue = tiny4412_blockdev_queue;​ /* 2.2 設定其他屬性: 比如容量 */​ major = register_blkdev(0,"blockdev"); /* cat /proc/devices */​ printk("注冊major=%d\n",major);​ tiny4412_blockdev_disk->major = major;​ tiny4412_blockdev_disk->first_minor = 0;​ sprintf(tiny4412_blockdev_disk->disk_name, "tiny4412_blockdev");​ tiny4412_blockdev_disk->fops = &tiny4412_blockdev_fops;​ set_capacity(tiny4412_blockdev_disk, sd_size); //設定磁盤容量​ /* 3. 硬體相關操作 */​ /* 4. 注冊 */​ add_disk(tiny4412_blockdev_disk);​ return 0;​ }​ static void tiny4412_blockdev_exit(void)​ {​ printk("登出major=%d\n",major);​ unregister_blkdev(major,"blockdev");​ del_gendisk(tiny4412_blockdev_disk);​ put_disk(tiny4412_blockdev_disk);​ blk_cleanup_queue(tiny4412_blockdev_queue);​ /*釋放虛拟位址*/​ iounmap(SD_GPBCON);​ iounmap(SD_GPBDAT);​ }​ module_init(tiny4412_blockdev_init);​ module_exit(tiny4412_blockdev_exit);​ MODULE_LICENSE("GPL");​

1.4 磁盤的構造分析​

硬碟是電腦主要的存儲媒介之一，由一個或者多個鋁制或者玻璃制的碟片組成。碟片外覆寫有鐵磁性材料。​

硬碟有固态硬碟（SSD 盤，新式硬碟）、機械硬碟（HDD 傳統硬碟）、混合硬碟（HHD 一塊基于傳統機械硬碟誕生出來的新硬碟）。SSD采用閃存顆粒來存儲，HDD采用磁性碟片來存儲，混合硬碟(HHD: Hybrid Hard Disk)是把磁性硬碟和閃存內建到一起的一種硬碟。絕大多數硬碟都是固定硬碟，被永久性地密封固定在硬碟驅動器中。​

圖4.1 機械硬碟​

硬碟是集精密機械、微電子電路、電磁轉換為一體的電腦儲存設備，它存儲着電腦系統資源和重要的資訊及資料，這些因素使硬碟在PC機中成為最為重要的一個硬體裝置​

• 最精密的部分--磁頭:​由于磁頭工作的性質，對磁感應的要求非常高。磁頭是在高速旋轉的盤片上懸浮的，懸浮力來自盤片旋轉帶動的氣流，磁頭必須懸浮而不是接觸盤面，避免盤面和磁頭發生互相接觸的磨損。​

• 硬碟存儲的媒體--盤片:​盤片是以堅固耐用的材料為盤基，将磁粉附着在平滑的鋁合金或玻璃圓盤基上。這些磁粉被劃分成稱為磁道的若幹個同心圓，每個同心圓就好像有無數的小磁鐵，它們分别代表着0和1狀态。當小磁鐵受到來自磁頭的磁力影響時，其排列方向會随之改變。​

  下面主要講解機械硬碟的構造，機械硬碟是由一個個盤片組成的，我們先從個盤片結構講起。下圖圖中的一圈圈灰色同心圓為一條條磁道，從圓心向外畫直線，可以将磁道劃分為若幹個弧段，每個磁道上一個弧段被稱之為一個扇區（圖踐綠色部分）。扇區是磁盤的最小組成單元，通常是512位元組。​





• 圖4.2 盤面構造​
• 磁盤的常見參數如下：​

1. 磁頭（head）​
2. 磁道（track）​
3. 柱面（cylinder）​
4. 扇區（sector）​
5. 圓盤（platter）​

上圖2中磁盤是一個有 3個盤面6個磁頭(一個盤面有正反面兩個磁頭，兩面都可以獨立讀寫)，7個柱面（每個盤片7個磁道） 的磁盤，每條磁道有12個扇區，是以此磁盤的容量為6*7*12*512位元組。​

計算方法：存儲容量＝磁頭數 × 磁道(柱面)數 × 每道扇區數 × 每扇區位元組數​