SDIO接口及驱动

Posted 2022-04-04 Arrow

1. 简介

1.1 SDIO接口应用场景

• SDIO 通过 SD 的 I/O 管脚来连接外部的外围 device 并传输数据。这些外围设备，我们称为 SDIO 设备，常见的有：
  • Wi-Fi card(无线网络卡)
  • CMOS sensor card(照相模块)
  • GPS card
  • GSM/GPRS modem card
  • Bluetooth card
  • Radio/TV card

1.2 SDIO速度

• SDIO1.0标准定义了两种类型的SDIO卡：
  • 全速的SDIO卡，传输率可以超过100Mbps
  • 低速的SDIO卡，时钟频率在0至400KHz之间

1.3 SDIO传输模式

• 支持的工作模式：
  • SPI模式：标准的SPI模式
  • 1-bit 模式：cmd line、 data line、clk line、irq Line
  • 4-bit模式：1 cmd line 、3 data line、clk
• 在SPI模式中，第8脚位被当成中断信号。其它脚位的功能和通信协定与SD记忆卡的标准规范一样。在SDIO总线定义中,DAT1信号线复用为中断线。在SDIO的1BIT模式下DAT0用来传输数据，DAT1用作中断线。在SDIO的4BIT模式下DAT0-DAT3用来传输数据，其中DAT1复用作中断线
  

2. 硬件接口

2.1 SDIO 总线

• SDIO总线 和 USB总线 类似，SDIO也有两端，其中一端是HOST端，另一端是device端。所有的通信都是由HOST端 发送 命令开始的，Device端只要能解析命令，就可以相互通信
• 信号线
  • CLK信号：HOST给DEVICE的 时钟信号，每个时钟周期传输一个命令
  • CMD信号：双向 的信号，用于传送 命令 和 反应
  • DAT0-DAT3 信号：四条用于传送的数据线
  • VDD信号：电源信号
  • VSS1，VSS2：电源地信号

2.2 SDIO命令

• SDIO总线上都是HOST端发起请求，然后DEVICE端回应请求

• SDIO 命令由6个字节（48位）组成
  

• Command：用于开始传输的命令，是由HOST端发往DEVICE端的。其中命令是通过CMD信号线传送的

• Response：响应是DEVICE返回的HOST的命令，作为Command的响应。也是通过CMD线传送的。

• Data：数据是双向的传送的。可以设置为1线模式，也可以设置为4线模式。数据是通过DAT0-DAT3信号线传输的。

• 命令与响应：SDIO的每次操作都是由HOST在CMD线上发起一个CMD，对于有的CMD，DEVICE需要返回Response，有的则不需要

• 读命令：

  • 首先HOST会向DEVICE发送命令，紧接着DEVICE会返回一个握手信号，此时，当HOST收到回应的握手信号后，会将数据放在4位的数据线上，在传送数据的同时会跟随着CRC校验码。当整个读传送完毕后，HOST会再次发送一个命令，通知DEVICE操作完毕，DEVICE同时会返回一个响应
  • 从机在收到主机相关命令后，开始发送数据块给主机，所有数据块都带CRC校验（由硬件自动处理），单个数据块读的时候，在收到1个数据块以后即可以停止了，不需要发送停止命令（CMD12）。但是多块数据读的时候，SD卡将一直发送数据给主机，直到接到主机发送的STOP命令（CMD12）。
  • 相关命令

（1）发送 CMD17 （单块）或 CMD18 （多块）读命令，返回 0x00
（2）接收数据开始令牌 0xfe （或 0xfc ） + 正式数据 512Bytes + CRC 校验 2Bytes,
     默认正式传输的数据长度是 512Bytes ，可用CMD16 设置块长度。

• 写命令：
  • 首先HOST会向DEVICE发送命令，紧接着DEVICE会返回一个握手信号，此时，当HOST收到回应的握手信号后，会将数据放在4位的数据线上，在传送数据的同时会跟随着CRC校验码。当整个写传送完毕后，HOST会再次发送一个命令，通知DEVICE操作完毕，DEVICE同时会返回一个响应。
  • 数据块写操作同数据块读操作基本类似，只是数据块写的时候，多了一个繁忙判断，新的数据块必须在SD卡非繁忙的时候发送。这里的繁忙信号由SD卡拉低SDIO_D0，以表示繁忙，SDIO硬件自动控制，不需要我们软件处理

（1）发送 CMD24 （单块）或 CMD25 （多块）写命令，返回 0x00
（2）发送数据开始令牌 0xfe （或 0xfc ） + 正式数据 512Bytes + CRC 校验 2Bytes

• SD卡擦出

（1）发送 CMD32，跟一个参数来指定首个要擦除的起始地址（SD手册上说是块号）
（2）发送 CMD33，指定最后的地址
（3）发送 CMD38，擦除指定区间的内容

3. Linux SDIO WIFI驱动

• SDIO 接口的 wifi，首先，它是一个 sdio 卡 设备，然后具备了 wifi 的功能，所以 SDIO 接口的 WiFi 驱动就是在 wifi 驱动外面套上了一个 SDIO 驱动 的外壳
• SDIO驱动代码目录：drivers/mmc 下有 mmc卡、sd卡、sdio 卡驱动
• 驱动分层：主机驱动层(实现SDIO驱动) => 核心层(向上向下接供接口) => 设备驱动层(WiFi设备)
• core目标(CORE层)：代码位于drivers/mmc/core目录下，其中是媒体卡的通用代码。包括 core.c host.c stdio.c
• 核心层的功能：
  • 不同协议和规范的实现
  • 为 HOST 层的驱动提供了接口函数
  • 完成了 SDIO 总线注册
  • 对应 ops 操作
  • 支持 mmc 的代码
• host目录（HOST层）：host 目录（HOST 层）是根据不同平台而编写的 host 驱动
• WiFi驱动流程：

rockchip_wifi_init_module_rkwifi //创建了一个内核线程 wifi_init_thread
—wifi_init_thread //->
——dhd_module_init
———dhd_wifi_platform_register_drv // 查找设备，注册 wifi 驱动，注册成功调用后面的 bcmdhd_wifi_plat_dev_drv_probe
————wifi_ctrlfunc_register_drv
————|—bus_find_device //查找 wifi 设备
————|—platform_driver_register(&wifi_platform_dev_driver) //注册 wifi 驱动
————bcmdhd_wifi_plat_dev_drv_probe //->
—————dhd_wifi_platform_load //两个操作
——————wl_android_init //1. wlan 初始化
——————dhd_wifi_platform_load_sdio //2. 根据 接口类型 usb、sdio、pcie 选择不同的操作
———————dhd_bus_register // 注册成功就调用 dhd_sdio.dhdsdio_probe
————————bcmsdh_register(&dhd_sdio)
————————|—bcmsdh_register_client_driver
————————|——sdio_register_driver(&bcmsdh_sdmmc_driver) //注册成功调用 bcmsdh_sdmmc_probe
————————|———bcmsdh_sdmmc_probe //->
————————|———sdioh_probe
————————dhdsdio_probe