卡驅(qū)動程序通信10123趙翔

1、.ARM嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計-MMC/SD卡驅(qū)動程序設(shè)計班級：通信1001學(xué)號：3100601023姓名： 趙翔指導(dǎo)老師：曹清華 課程設(shè)計時間：2013.6.24-2012.6.30江蘇大學(xué)目 錄第一章 引言1.1 課程設(shè)計目的1第二章 課程設(shè)計平臺構(gòu)建與流程22.1 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺構(gòu)建22.2 課程設(shè)計流程22.3 課程設(shè)計硬件結(jié)構(gòu)與工作原理2第三章 Bootloader移植與下載43.1 源代碼安裝43.2 源代碼分析移植與編譯43.3 下載4第四章 Linux內(nèi)核移植與下載64.1 Linux內(nèi)核源代碼安裝64.2 Linux內(nèi)核源代碼分析與移植64.3 Linux內(nèi)核編譯與下載6第五

2、章 課程設(shè)計功能模塊驅(qū)動程序設(shè)計155.1 MMC/SD卡模塊注冊初始化：155.2設(shè)備文件操作接口定義155.3 MMC接口初始化165.4 GPIO初始化函數(shù)165.5 SD移除操作函數(shù)175.6讀數(shù)據(jù)塊操作185.7 寫數(shù)據(jù)塊操作19第六章 根文件系統(tǒng)建立與文件系統(tǒng)下載206.1 根文件系統(tǒng)分析206.2 文件系統(tǒng)映像文件生成216.3 文件系統(tǒng)下載226.4 功能模塊運行與調(diào)試23第七章 完成課堂上布置的三個思考題26第八章 課程設(shè)計總結(jié)與體會288.1 課程設(shè)計中遇到的問題以及解決方法288.2 總結(jié)和體會28 *;28第一章 引言1.1 課程設(shè)計目的1) 了解PXA27X微處理器G

3、PIO的功能2) 了解MMC卡驅(qū)動程序的架構(gòu)及編程方法3) 掌握MMC卡的使用方法1.2 課程設(shè)計任務(wù)與要求1) 理解基于Linux的嵌入式系統(tǒng)交叉開發(fā)環(huán)境，對嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)流程有詳細的了解；2) 掌握開發(fā)工具鏈的構(gòu)建方法，能獨立進行系統(tǒng)開發(fā)操作；3) 掌握Linux的常用命令，在linux系統(tǒng)下能熟練的使用這些常用命令；4) 熟悉linux內(nèi)核的知識以及原理，掌握定制Linux內(nèi)核的方法；5) 基于Linux操作系統(tǒng)，以及XSBase270ARM實驗開發(fā)平臺一套，把MMC存儲卡掛載目標板上并進行文件的復(fù)制操作。第二章 課程設(shè)計平臺構(gòu)建與流程2.1 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺構(gòu)建1） 裝有Linux

4、操作系統(tǒng)的PC機一臺；2） XSBase270 ARM實驗開發(fā)平臺一套3） MMC存儲卡一塊2.2 課程設(shè)計流程1)Bootloader移植與下載2)Linux內(nèi)核移植與下載3) 功能模塊程序設(shè)計與交叉編譯4)根文件系統(tǒng)建立與文件系統(tǒng)下載2.3 課程設(shè)計硬件結(jié)構(gòu)與工作原理1)目標板的MMC卡硬件接口目標板的MMC/SD卡的硬件接口如圖1.1所示，根據(jù)PXA27x的MMC/SD/SDIO控制器的信號功能以及PXA27x的GPIO的功能分配，命令控制線MMCMD與GPIO112相連，此時引腳GPIO112必須配置成轉(zhuǎn)換功能1（Alternate Function 1）的輸入或輸出方式（具體參考PX

5、A27X開發(fā)手冊），時鐘端MMCLK利用了通用IO口GPIO32轉(zhuǎn)換功能1輸出方式，4位總線MMDAT0到MMDAT3分別與GPIO111、GPIO110、GPIO109和GPIO92相連，都時使用了通用IO口的轉(zhuǎn)換功能1的輸入或輸出方式。圖1.2為MMC/SD卡的供電電路圖。圖1.1 目標板的MMC/SD卡的硬件接口圖1.2 MMC/SD卡的供電電路圖2) PXA270的MMC/SD/SDIO控制器 PXA270的MMC/SD/SDIO控制器在訪問PXA270處理器的軟件與MMC存儲堆和支持MMC、SD及SDIO通信協(xié)議之間充當聯(lián)結(jié)作用。PXA27x的MMC控制器協(xié)議規(guī)范遵守多媒體卡系統(tǒng)規(guī)范

6、V3.2（MultiMediaCard System Specification Version 3.2)；MMC/SD/SDIO控制器采用標準的MMC傳輸協(xié)議或串行通信接口SPI協(xié)議模式。訪問PXA270的軟件使用MMC傳輸協(xié)議或SPI模式作為與MMC控制器通信的協(xié)議。目標板的SD驅(qū)動程序采用了MMC通信傳輸協(xié)議。3)MMC卡的通信協(xié)議主機與MMC卡的所有通信都是由主機發(fā)起，主機發(fā)出廣播和點對點兩種類型通信命令，在廣播通信命令中，主機發(fā)出的命令被所有的卡接受，只有部分命令需要響應(yīng)；而在點對點通信命令中，命令被發(fā)送到具體地址的卡中，并由該卡對所接受的命令做出響應(yīng)。第三章 Bootloader移

7、植與下載3.1 源代碼安裝先將D:emdorEELiod_V4_SDK目錄下的Linux-2.4復(fù)制到虛擬機里root的主文件夾中，然后用如下指令進行解壓：利用上述命令解壓后，bootloader源代碼解壓到當前目錄中Boot-XSBase270文件夾中。3.2 源代碼分析移植與編譯在解壓的目錄里進行make 編譯。rootlocalhost BootLoader$ cd Boot-XSBase270rootubuntu:Boot-XSBase270# make clean rootlocalhost Boot-XSBase270$make編譯完成后, 在當前目錄下會生成bootloader

8、映象文件boot。3.3 下載 打開實驗臺電源，啟動H-JTAG 和H-Flasher，在H-Flasher 中裝載配置文件pxa270.hfc，點擊Programming中的Check，Scr File 選擇D:emdorEELiod_V4_SDK Linux-2.4images中的boot 文件，點擊Program，燒寫成功后點擊 Verify 校驗。第四章 Linux內(nèi)核移植與下載4.1 Linux內(nèi)核源代碼安裝內(nèi)核解壓4.2 Linux內(nèi)核源代碼分析與移植Linux提供三個不同的命令進行Linux的配置，效果完全一樣：make config 控制臺命令行方式配置命令make menuc

9、onfig 文本菜單方式配置命令make xconfig X窗口圖形界面方式配置命令其他部分命令：Make mrproper 命令清除所有的舊的配置和舊的編譯目標文件等。Make dep 命令搜索Linux編譯輸出與源代碼之間的依賴關(guān)系、并生成依賴文件。Make clean 清除以前構(gòu)造內(nèi)核時生成的所有目標文件、模塊文件和臨時文件。Make zImage 編譯Linux內(nèi)核，生成壓縮的內(nèi)核映像文件。4.3 Linux內(nèi)核編譯與下載1）內(nèi)核解壓2）內(nèi)核配置Linux針對MMC/SD內(nèi)核配置的步驟：(1) 在主菜單下選擇Loadable module support ->* Enable L

10、oadable moduLe Support利用模塊可將不常用的設(shè)備驅(qū)動或功能作為模塊放在內(nèi)核外部，必要時動態(tài)地調(diào)用。操作結(jié)束后從內(nèi)存中刪除，這樣可以有效地使用內(nèi)存，同時也可減小了內(nèi)核的大小。模塊可以自行編譯并具有獨立的功能，即使需要改變模塊的功能，也不用對整個內(nèi)核進行修改。文件系統(tǒng)，設(shè)備驅(qū)動，二進制格式等很多功能都支持模塊。一定要選擇*。（按空格鍵） Set version information on all Symbols for modules利用這個功能能夠讓內(nèi)核使用其它內(nèi)核版本模塊或沒有包含在此 kernel 的特殊的模塊。一般選擇N。* Kernel module Loader這

11、個設(shè)置使kernel 對模塊處于常備狀態(tài)。在不使用Insmod 或rmmod 命令情況下，kernel 程序自動將需要執(zhí)行的模塊調(diào)用到內(nèi)存中，一定時間內(nèi)不使用該模塊時自動將其從內(nèi)存刪除，一般要選擇*。(2) 再回到主菜單下選擇General setup >選擇“Support for hot-pluggable devices” , 出現(xiàn)“MMC/SD device drivers”：點擊“MMC/SD device drivers”，進入下一頁選擇：用向下的箭頭，選擇 Load an Alternae Configuration File 選項，輸入配置文件名 archarmdefco

12、nfigsxsbase270，退出并保存。2）配置完成后，重新編譯內(nèi)核，需要輸入以下指令：生成的zImage存放路徑為：將zImage拷貝到tftpboot文件夾下：3）內(nèi)核燒寫重新打開一個終端，輸入命令：rootubuntu:# minicom然后重啟開發(fā)板電源，看到 Boot 啟動信息后按任意鍵啟動Boot 的 Operation Menu，我們需要用這個boot 內(nèi)嵌工具下載內(nèi)核。然后再提示信息 Please enter your selection 后面輸入2，獲取本地IP 地址：可以看到Operation Menu 菜單上方顯示：My ip address is 192.168.0.

13、50，則表示板載Linux 與Ubuntu 服務(wù)器連接成功。輸入 3，下載內(nèi)核文件 ZImage(在Ubuntu 的文件系統(tǒng)的/tftpboot/目錄中)下載成功后選擇4，燒寫內(nèi)核。第五章 課程設(shè)計功能模塊驅(qū)動程序設(shè)計5.1 MMC/SD卡模塊注冊初始化：static int _devinit mmc_pxa_module_init( void ) int ret = -ENODEV;#ifdef CONFIG_ARCH_RAMSESRAMSES_MMC_ON();udelay(1000);#endifhost = mmc_register( MMC_REG_TYPE_HOST, &p

14、xa_mmc_controller_tmpl_rec,sizeof( pxa_mmc_hostdata_rec_t ) );/register the SD device if ( !host ) MMC_DEBUG( MMC_DEBUG_LEVEL0, "failed to register with MMC coren" );goto error;ret = 0;error:return ret;5.2設(shè)備文件操作接口定義static mmc_controller_tmpl_rec_t pxa_mmc_controller_tmpl_rec = owner:THIS_M

15、ODULE,name:"PXA250",block_size_max:PXA_MMC_BLKSZ_MAX,nob_max:PXA_MMC_NOB_MAX,probe:pxa_mmc_probe,init:pxa_mmc_init,remove:_devexit_p( pxa_mmc_remove ),update_acq:pxa_mmc_update_acq,init_card_stack:pxa_mmc_init_card_stack,check_card_stack:pxa_mmc_check_card_stack,setup_card:pxa_mmc_setup_ca

16、rd,stream_read:pxa_mmc_stream_read,read_block:pxa_mmc_read_block,read_mblock:pxa_mmc_read_mblock,stream_write:pxa_mmc_stream_write,write_block:pxa_mmc_write_block,write_mblock:pxa_mmc_write_mblock;5.3 MMC接口初始化static int pxa_mmc_init( mmc_controller_t ctrlr )int ret = -ENODEV;pxa_mmc_hostdata_t hostd

17、ata = (pxa_mmc_hostdata_t)ctrlr->host_data;/* 1. allocate buffer */hostdata->iobuf.iodata = kmalloc( PXA_MMC_IODATA_SIZE, GFP_ATOMIC );/2Kif ( !hostdata->iobuf.iodata ) ret = -ENOMEM;goto error;/* 2. initialize iobuf */hostdata->iobuf.blksz = PXA_MMC_BLKSZ_MAX;/* current block size in by

18、tes 1024* /hostdata->iobuf.bufsz = PXA_MMC_IODATA_SIZE;/* buffer size for each transfer */hostdata->iobuf.nob = PXA_MMC_BLOCKS_PER_BUFFER;/* number of blocks */* 3 request irq */if ( request_irq( IRQ_MMC, pxa_mmc_irq, 0, "MMC", ctrlr ) ) MMC_ERROR( "failed to request IRQ_MMCn&qu

19、ot; );goto error;/* 4 init GPIO about MMC/SD/SDIO*/ init_gpio( ); CKEN |= CKEN12_MMC; /* enable MMC unit clock */ret = 0;goto out;error:kfree( hostdata->iobuf.iodata );out:return ret; 5.4 GPIO初始化函數(shù)static void init_gpio(void) GPCR1 |= 0x1;/clear pin32 GPDR1 = GPDR1 | (1<<0);/config pin32 as

20、output GAFR1_L = (GAFR1_L&0xfffffffc) | (2<<0);/) pin32 is used for function 2->MMCLK /MMDAT0 PIN92 GPSR2 |= 0x10000000;/pin92 configured as an output, set pin level high (one). GPDR2 |= 0x10000000;/pin92 as output / GPDR2 = GPDR2 & (1<<28) ; GAFR2_U = (GAFR2_U & 0xfcfffff

21、f) | (1<<24) ;/pin32 is used for function 1->MMDAT<0> /MMDAT1 PIN109 GPSR3 |= (1<<13); GPDR3 |= (1<<13); GAFR3_L = (GAFR3_L & 0xf3ffffff) | (1<<26) ; /MMDAT2 PIN110 GPSR3 |= (1<<14); GPDR3 |= (1<<14); GAFR3_L = (GAFR3_L & 0xcfffffff) | (1<<2

22、8); /MMDAT3 PIN111 GPSR3 |= (1<<15); GPDR3 |= (1<<15); GAFR3_L = (GAFR3_L & 0x3fffffff) | (1<<30); /MMCMD PIN112 GPSR3 |= 0x00010000; GPDR3 |= 0x00010000; /GPDR3 = GPDR3 & (1<<16); GAFR3_U = (GAFR3_U & 0xfffffffc) | (1<<0); /function1 GPSR3 |= 0x0000e000;/PI

23、N111-PIN109 GPDR3 |= 0x0000e000; GAFR3_L = (GAFR3_L & 0x03ffffff) | 0x54000000;5.5 SD移除操作函數(shù)/remove the MMC then free system resourcestatic void pxa_mmc_remove( mmc_controller_t ctrlr )pxa_mmc_hostdata_t hostdata = (pxa_mmc_hostdata_t)ctrlr->host_data;kfree( hostdata->iobuf.iodata ); /* 1)

24、free buffer(s) */free_irq( IRQ_MMC, ctrlr ); /* 1) release irq */CKEN &= CKEN12_MMC; /* disable MMC unit clock */5.6讀數(shù)據(jù)塊操作static int pxa_mmc_read_block( mmc_controller_t ctrlr, mmc_data_transfer_req_t transfer )int ret = -ENODEV;u16 argh = 0UL, argl = 0UL;/* send CMD16 (SET_BLOCK_LEN) when reque

25、sted block size is not the default * for the current card */ if ( transfer->blksz != ctrlr->stack.selected->info.read_bl_len ) argh = transfer->blksz >> 16;argl = transfer->blksz;if ( (ret = pxa_mmc_stop_bus_clock( ctrlr ) ) goto error;MMC_CMD = CMD(16); /* SET_BLOCK_LEN */MMC_A

26、RGH = argh;MMC_ARGL = argl;MMC_CMDAT = MMC_CMDAT_R1;MMC_DEBUG( MMC_DEBUG_LEVEL3, "CMD16(0x%04x%04x)n", argh, argl );if ( (ret = pxa_mmc_complete_cmd( ctrlr, MMC_R1, FALSE ) )goto error; /* CMD17 (READ_SINGLE_BLOCK) */argh = transfer->addr >> 16;argl = transfer->addr;if ( (ret =

27、 pxa_mmc_stop_bus_clock( ctrlr ) )goto error;MMC_CMD = CMD(17); /* READ_SINGLE_BLOCK */MMC_ARGH = argh; MMC_ARGL = argl;MMC_CMDAT=MMC_CMDAT_R1|MMC_CMDAT_READ|MMC_CMDAT_BLOCK|MMC_CMDAT_DATA_EN ;MMC_NOB = 1;MMC_BLKLEN = transfer->blksz;MMC_DEBUG( MMC_DEBUG_LEVEL3, "CMD17(0x%04x%04x)n", ar

28、gh, argl );if ( (ret = pxa_mmc_complete_cmd( ctrlr, MMC_R1, FALSE ) )goto error;/* transfer the data to the caller supplied buffer */if ( (ret = pxa_mmc_read_buffer( ctrlr, transfer->blksz ) < 0 ) /transfer->blksz goto error;if ( (ret = pxa_mmc_copy_from_buffer( ctrlr, transfer->type, tr

29、ansfer->buf, ret ) < 0 )goto error;transfer->buf += ret;transfer->cnt -= ret;transfer->nob -= 1;pxa_mmc_set_state( ctrlr, PXA_MMC_FSM_END_IO );if ( (ret = pxa_mmc_complete_io( ctrlr, transfer->cmd, transfer->mode ) )goto error;ret = 0; error:return ret;5.7 寫數(shù)據(jù)塊操作static int pxa_m

30、mc_write_block( mmc_controller_t ctrlr, mmc_data_transfer_req_t transfer )int ret = -ENODEV;u16 argh = 0UL, argl = 0UL;/* send CMD16 (SET_BLOCK_LEN) when requested block size is not the default * for the current card */ if ( transfer->blksz != ctrlr->stack.selected->info.read_bl_len ) argh

31、= transfer->blksz >> 16;argl = transfer->blksz;if ( (ret = pxa_mmc_stop_bus_clock( ctrlr ) ) goto error;MMC_CMD = CMD(16); /* SET_BLOCK_LEN */MMC_ARGH = argh;MMC_ARGL = argl;MMC_CMDAT = MMC_CMDAT_R1 ;MMC_DEBUG( MMC_DEBUG_LEVEL3, "CMD16(0x%04x%04x)n", argh, argl );if ( (ret = px

32、a_mmc_complete_cmd( ctrlr, MMC_R1, FALSE ) )goto error; /* CMD24 (WRITE_SINGLE_BLOCK) */argh = transfer->addr >> 16;argl = transfer->addr;if ( (ret = pxa_mmc_stop_bus_clock( ctrlr ) )goto error; MMC_CMD = CMD(24); /* WRITE_BLOCK */MMC_ARGH = argh;MMC_ARGL = argl;MMC_CMDAT=MMC_CMDAT_R1|MM

33、C_CMDAT_WRITE|MMC_CMDAT_BLOCK|MMC_CMDAT_DATA_EN;MMC_NOB = 1;MMC_BLKLEN = transfer->blksz; MMC_DEBUG( MMC_DEBUG_LEVEL3, "CMD24(0x%04x%04x)n", argh, argl );if ( (ret = pxa_mmc_complete_cmd( ctrlr, MMC_R1, FALSE ) )goto error; /* transfer the data to the caller supplied buffer */if ( (ret

34、= pxa_mmc_copy_to_buffer( ctrlr, transfer->type, transfer->buf, transfer->cnt ) < 0 )goto error;if ( (ret = pxa_mmc_write_buffer( ctrlr, ret ) < 0 )goto error;transfer->buf += ret;transfer->cnt -= ret;transfer->nob -= 1;pxa_mmc_set_state( ctrlr, PXA_MMC_FSM_END_IO );if ( (ret

35、 = pxa_mmc_complete_io( ctrlr, transfer->cmd, transfer->mode ) )goto error;ret = 0; error:return ret;第六章 根文件系統(tǒng)建立與文件系統(tǒng)下載6.1 根文件系統(tǒng)分析1）EXT文件系統(tǒng)Ext2fs是Linux的標準文件系統(tǒng)，它已經(jīng)取代了擴展文件系統(tǒng)（或 Extfs）。擴展文件系統(tǒng)Extfs支持的文件大小最大為2 GB，支持的最大文件名稱大小為255個字符，而且它不支持索引節(jié)點（包括數(shù)據(jù)修改時間標記）。2）NFS文件系統(tǒng) NFS是一個RPC service ，它是由SUN公司開發(fā)，并于198

36、4年推出。NFS文件系統(tǒng)能夠使文件實現(xiàn)共享，它的設(shè)計是為了在不同的系統(tǒng)之間使用，所以NFS文件系統(tǒng)的通信協(xié)議設(shè)計與作業(yè)系統(tǒng)無關(guān)。當使用者想使用遠端文件時只要用“mount”命令就可以把遠端文件系統(tǒng)掛載在自己的文件系統(tǒng)上，使遠端的文件在使用上和本地機器的文件沒有區(qū)別。NFS的具體配置可參考實驗一的網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)nfs的配置。3）JFFS2文件系統(tǒng) JFFS文件系統(tǒng)是瑞典Axis通信公司開發(fā)的一種基于Flash的日志文件系統(tǒng)，它在設(shè)計時充分考慮了Flash的讀寫特性和電池供電的嵌入式系統(tǒng)的特點，在這類系統(tǒng)中必需確保在讀取文件時，如果系統(tǒng)突然掉電，其文件的可靠性不受到影響。 對Red Hat的Davi

37、e Woodhouse進行改進后,形成了JFFS2。主要改善了存取策略以提高FLASH的抗疲勞性，同時也優(yōu)化了碎片整理性能,增加了數(shù)據(jù)壓縮功能。需要注意的是,當文件系統(tǒng)已滿或接近滿時,JFFS2會大大放慢運行速度。這是因為垃圾收集的問題。相對于EXT2fs而言,JFFS2在嵌入式設(shè)備中更受歡迎。6.2 文件系統(tǒng)映像文件生成1）文件系統(tǒng)安裝與busybox 的編譯 將 D:emdorEELiod_V4_SDKLinux-2.4Filesystem 中的內(nèi)容復(fù)制E:share 中，再Ubuntu 中從共享目錄中復(fù)制到/tmp/中，然后將文件系統(tǒng)壓縮包解壓：可以建立一個小的應(yīng)用程序，將其復(fù)制到文件系統(tǒng)的某個目錄中。2