Linux设备驱动子系统第二弹

}pxamci_disable_irq(host, END_CMD_RES);if (host->data && !cmd->error) {pxamci_enable_irq(host, DATA_TRAN_DONE);} else {pxamci_finish_request(host, host->mrq);// 结束一次传输,清空主控制器中的指令和数据}return 1;}-> pxamci_data_done收到结束数据的内部中断信号,得到传输数据的大小,结束这次数据传输static int pxamci_data_done(struct pxamci_host *host, unsigned intstat){struct mmc_data *data = host->data;DCSR(host->dma) = 0;dma_unmap_sg(mmc_dev(host->mmc), data->sg, host->dma_len,host->dma_dir);if (stat & STAT_READ_TIME_OUT)data->error = -ETIMEDOUT;else if (stat & (STAT_CRC_READ_ERROR|STAT_CRC_WRITE_ERROR))data->error = -EILSEQ;if (!data->error)data->bytes_xfered = data->blocks * data->blksz; //数据传输量=块的数量*每个块的大小(一般为512字节)elsedata->bytes_xfered = 0;pxamci_disable_irq(host, DATA_TRAN_DONE);host->data = NULL;pxamci_finish_request(host, host->mrq);… …}static void pxamci_finish_request(struct pxamci_host *host, struct mmc_request *mrq){host->mrq = NULL;host->cmd = NULL;host->data = NULL;mmc_request_done(host->mmc, mrq);set_mmc_cken(host, 0);unset_dvfm_constraint();}/* drivers/mmc/core/core.c */void mmc_request_done(struct mmc_host *host, struct mmc_request *mrq){… …if (mrq->done)mrq->done(mrq);}这里用到了完成量completion,LDD3上是这样说的,完成量是一个任务的轻量级机制,允许一个线程告知另一个线程工作已经完成。这里的一个线程就是内部中断处理函数,它是结束主控制器与SD卡间通信的线程,通过mrq->done(mrq); 即complete(mrq->done_data);告知另一个线程-回调(*request)实现主控制器与SD卡进行通信的线程,通信已经完毕。void mmc_wait_for_req(struct mmc_host *host, struct mmc_request *mrq){DECLARE_COMPLETION_ONSTACK(complete);mrq->done_data = &complete;mrq->done = mmc_wait_done;mmc_start_request(host, mrq);wait_for_completion(&complete);}static void mmc_wait_done(struct mmc_request *mrq){complete(mrq->done_data);}2) 探测引脚引起的中断if (host->pdata && host->pdata->init) host->pdata->init(&pdev->dev, pxamci_detect_irq, mmc);该init()回调函数就是刚才提到的系统初始化时通过saar_mci_init()实现的,static intsaar_mci_init(struct device *dev,irq_handler_tsaar_detect_int, void *data){request_irq(cd_irq, saar_detect_int, IRQF_TRIGGER_RISING | IRQF_TRIGGER_FALLING, "MMC card detect", data);… …}其中,cd_irq是通过GPIO转换得到的中断号,pxamci_detect_irq便是该中断实现的函数,之前已经提到过mmc_detect_change,它将最终调用queue_delayed_work执行工作队列里的mmc_rescan函数。static irqreturn_t pxamci_detect_irq(int irq, void *devid){struct pxamci_host *host = mmc_priv(devid);mmc_detect_change(devid, host->pdata->detect_delay);return IRQ_HANDLED;}当有SD卡插入或拔出时,硬件主控制器芯片的探测pin脚产生外部中断,进入中断处理函数,执行工作队列里的mmc_rescan,扫描SD总线,对插入或拔出SD卡作相应的处理。下文协议层将讨论mmc_rescan()。 3. 协议层

Linux在内核源码的drivers/mmc/core文件夹下为我们的提供了一系列SD卡的接口服务函数。可以查看Makefile如下,

可见,core文件夹下有针对总线的服务bus.c,针对主控制器的服务host.c,针对SD卡的服务sd.c, sd_ops.c等等。

其中,最为核心的一个函数便是之前提到的位于core.c的mmc_rescan,概括来讲,主要完成两项任务,即

扫描SD总线,插入SD卡扫描SD总线,拔出SD卡

3.1 插入SD卡

插入SD卡,主控制器产生中断,进入中断处理函数,处理工作队列,执行mmc_rescan。

void mmc_rescan(struct work_struct *work){struct mmc_host *host = container_of(work, struct mmc_host, detect.work);//得到mmc_host的数据/* * First we search for SDIO… */err = mmc_send_io_op_cond(host, 0, &ocr);if (!err) {if (mmc_attach_sdio(host, ocr))mmc_power_off(host);goto out;}

/* * …then normal SD… */err = mmc_send_app_op_cond(host, 0, &ocr);if (!err) {if (mmc_attach_sd(host, ocr))mmc_power_off(host);goto out;}

/* * …and finally MMC. */err = mmc_send_op_cond(host, 0, &ocr);if (!err) {if (mmc_attach_mmc(host, ocr))mmc_power_off(host);goto out;}

… …

}

插入SD卡,mmc_rescan扫描SD总线上是否存在SD卡,具体的实现方法就是通过向SD卡上电,看是否能成功,以普通SD卡为例,为普通SD卡上电的函数mmc_send_app_op_cond(host, 0, &ocr);如果上电成功,则返回0,即执行if()里的mmc_attach_sd()进行总线与SD卡的绑定。如果上电失败,则返回非0值,跳过if(),尝试其他上电的方法。那么,上电方法究竟有何不同呢?具体看看mmc_send_app_op_cond()的实现过程,

int mmc_send_app_op_cond(struct mmc_host *host, u32 ocr, u32 *rocr){struct mmc_command cmd;cmd.opcode = SD_APP_OP_COND; /* #define SD_APP_OP_COND41 */mmc_wait_for_app_cmd(host, NULL, &cmd, MMC_CMD_RETRIES);

… …

}int mmc_wait_for_app_cmd(struct mmc_host *host, struct mmc_card *card, struct mmc_command *cmd, int retries){

mmc_app_cmd(host, card);/*#define MMC_APP_CMD55*/mrq.cmd = cmd;cmd->data = NULL;

mmc_wait_for_req(host, &mrq);

… …

}

这里的指令SD_APP_OP_COND只有SD2.0的协议支持,也就是说,只有普通SD卡支持,所以也只有普通SD卡能够成功上电。

如果上电成功,就开始进行总线与SD卡的绑定,通过mmc_attach_sd(),绑定过程可分为四步,

注册SD总线上的操作函数 – struct mmc_bus_ops mmc_sd_ops设置主控制器的时钟和总线方式 – 通过回调函数host->ops->set_ios();启动SD卡 – 根据协议,完成SD卡启动的各个步骤注册SD卡设备驱动

3.1.1 注册总线上的操作函数

int mmc_attach_sd(struct mmc_host *host, u32 ocr){mmc_sd_attach_bus_ops(host);

… …

}

static void mmc_sd_attach_bus_ops(struct mmc_host *host){const struct mmc_bus_ops *bus_ops;

bus_ops = &mmc_sd_ops;mmc_attach_bus(host, bus_ops);}

void mmc_attach_bus(struct mmc_host *host, const struct mmc_bus_ops *ops){host->bus_ops = ops;host->bus_refs = 1;host->bus_dead = 0;

}

static const struct mmc_bus_ops mmc_sd_ops = {.remove = mmc_sd_remove, // 拔出SD卡的操作函数.detect = mmc_sd_detect,// 探测SD卡的操作函数.suspend = NULL,.resume = NULL,.power_restore = mmc_sd_power_restore, // 重新启动SD卡的操作函数};这里的mmc_sd_detect和mmc_sd_remove就是拔出SD卡所需要用到的函数,下文将详细讨论。这里需要注意的是,插入SD卡的时候,并不执行mmc_sd_detect和mmc_sd_remove这两个函数,但是会注册它们,也就是说,这两个函数的功能已经实现,将来可以使用。

3.1.2 设置时钟和总线

int mmc_attach_sd(struct mmc_host *host, u32 ocr){ host->ocr = mmc_select_voltage(host, ocr);

… …

}

u32 mmc_select_voltage(struct mmc_host *host, u32 ocr){mmc_set_ios(host);

… …}static inline void mmc_set_ios(struct mmc_host *host){struct mmc_ios *ios = &host->ios;

host->ops->set_ios(host, ios); // 设置主控制器时钟和总线的回调函数,具体实现由主控制器驱动完成}从这里可以体会到回调函数的精髓:协议层里利用回调函数为所有满足该协议的设备提供统一的接口,而具体实现由底层不同的设备驱动各自完成。注意到,之所以要定义一些放之四海而皆准的公用的类,比如struct mmc_host,就是需要通过struct mmc_host *host指针作为形参传到协议层所提供的接口函数中,从而得以调用。

3.1.3 启动SD卡

int mmc_attach_sd(struct mmc_host *host, u32 ocr){

mmc_sd_init_card(host, host->ocr, NULL);

… …

}

mmc_sd_init_card主要完成以下任务,

SD卡的启动过程得到寄存器CID, CSD, SCR, RCA的数据其他操作比如切换到高速模式,初始化card

static int mmc_sd_init_card(struct mmc_host *host, u32 ocr, struct mmc_card *oldcard){

/* SD卡的启动过程 */

mmc_go_idle(host);

mmc_send_if_cond(host, ocr);

mmc_send_app_op_cond(host, ocr, NULL);

mmc_all_send_cid(host, cid);

mmc_send_relative_addr(host, &card->rca);

/* 得到寄存器CID, CSD, SCR的数据 */

mmc_send_csd(card, card->raw_csd);

mmc_decode_csd(card);

mmc_decode_cid(card);

mmc_app_send_scr(card, card->raw_scr);

mmc_decode_scr(card);

/* 其它操作 */

mmc_alloc_card(host, &sd_type);

mmc_select_card(card);

mmc_read_switch(card);

mmc_switch_hs(card);

… …

}

1) SD卡的启动过程

根据SD2.0协议,SD卡的状态可分为两种模式:卡识别模式(card-identification mode)和数据传输模式(data-transfer mode)。这里,我们关注启动SD卡的卡识别模式。

结合代码,

mmc_go_idle(host);CMD0

Idle State

mmc_send_if_cond(host, ocr);CMD8

mmc_send_app_op_cond(host, ocr, NULL); ACMD41

Ready State

mmc_all_send_cid(host, cid);CMD2

IdentificationState

mmc_send_relative_addr(host, &card->rca);CMD3

Stand-byState

2) 寄存器CID, CSD, SCR, RCA

-> 发送指令并得到寄存器的值

当主控制器向SD卡发送cmd指令,比如mmc_send_cid(card, card->raw_cid),请求得到SD卡CID寄存器的值,当主控制器发送cmd完成后,芯片产生一个内部中断,处理结束cmd的中断函数,之后得到来自SD卡的response,即CID寄存器的值,存放于host->cmd->resp[i]中。关于内部中断处理,参看上文的中断一节里的mmc_wait_for_cmd()。

mmc_send_cid(card, card->raw_cid);这个函数发送了接收CSD寄存器的请求,并且得到了来自SD卡的CSD寄存器的值。

int mmc_send_cid(struct mmc_card *card, u32 *cid){return mmc_send_cxd_native(card->host, card->rca << 16, cid, MMC_SEND_CID);

}

static int mmc_send_cxd_native(struct mmc_host *host, u32 arg, u32 *cxd, intopcode){cmd.opcode = opcode;cmd.arg = arg;cmd.flags = MMC_RSP_R2 | MMC_CMD_AC;

mmc_wait_for_cmd(host, &cmd, MMC_CMD_RETRIES);

memcpy(cxd, cmd.resp, sizeof(u32) * 4); // 得到response赋给cxd,即card->raw_cid

… …}

-> 解析寄存器的值

为什么要解析?先来看看寄存器CID在SD卡协议里的定义,它是一个128位的寄存器,存放了关于这块SD卡的基本信息,就像自己的身份证。通过mmc_send_cid()将这个寄存器的数值赋给了card->raw_cid(定义 u32raw_cid[4];),为了方便得到具体某一个信息,协议层为我们解析了寄存器里的域,并赋给card->cid,比如厂商名称,就可以通过card->cid.manfid直接读取到。

static int mmc_decode_cid(struct mmc_card *card){ u32 *resp = card->raw_cid;

card->cid.manfid= UNSTUFF_BITS(resp, 120, 8);card->cid.oemid= UNSTUFF_BITS(resp, 104, 16);card->cid.prod_name[0]= UNSTUFF_BITS(resp, 96, 8);card->cid.prod_name[1]= UNSTUFF_BITS(resp, 88, 8);card->cid.prod_name[2]= UNSTUFF_BITS(resp, 80, 8);card->cid.prod_name[3]= UNSTUFF_BITS(resp, 72, 8);card->cid.prod_name[4]= UNSTUFF_BITS(resp, 64, 8);card->cid.prod_name[5]= UNSTUFF_BITS(resp, 56, 8);card->cid.serial= UNSTUFF_BITS(resp, 16, 32);card->cid.month= UNSTUFF_BITS(resp, 12, 4);card->cid.year= UNSTUFF_BITS(resp, 8, 4) + 1997;return 0;}

3.1.4 注册SD卡设备驱动

int mmc_attach_sd(struct mmc_host *host, u32 ocr){

/* mmc_alloc_card(host, &sd_type);在mmc_sd_init_card()已完成 */

mmc_add_card(host->card);

… …

}

上文已经提到,设备驱动程序都会通过alloc_xxx()和add_xxx()两步来注册驱动,其实质是调用/drivers/base/core.c里的device_initialize()和device_add(),device_add()完成建立kobject,sys文件,发送uevent,等工作。

3.2 拔出SD卡

void mmc_rescan(struct work_struct *work){struct mmc_host *host = container_of(work, struct mmc_host, detect.work);mmc_bus_get(host);

/* if there is a card registered, check whether it is still present */if ((host->bus_ops != NULL) && host->bus_ops->detect && !host->bus_dead)host->bus_ops->detect(host);

mmc_bus_put(host);

… …

}

这里的mmc_bus_get/put(),为SD总线加上一个自旋锁,规定同时只能有一个线程在SD总线上操作。

3.2.1 bus_ops->detect()

mmc_rescan()扫描SD总线,如果发现host->ops上赋了值,即之前已有SD卡注册过,就执行bus_ops->detect()操作去探测SD总线上是否还存在SD卡,如果不存在了,就执行bus_ops->remove()拔出SD卡。之前已经提到,这个bus_ops->detect()已在mmc_attach_sd()注册完成了。

static void mmc_sd_detect(struct mmc_host *host){mmc_claim_host(host);

/* * Just check if our card has been removed. */err = mmc_send_status(host->card, NULL);

mmc_release_host(host);

if (err) {mmc_sd_remove(host);

mmc_claim_host(host);mmc_detach_bus(host);mmc_release_host(host);}}这里的mmc_claim_host(host)通过set_current_state(TASK_RUNNING);将当前进程设置为正在运行进程。

mmc_send_status()发送得到SD卡状态的请求,如果未能得到状态数据,则执行mmc_sd_remove(host)拔出SD卡。

int mmc_send_status(struct mmc_card *card, u32 *status){struct mmc_command cmd;

cmd.opcode = MMC_SEND_STATUS;/* #define MMC_SEND_STATUS13 */cmd.arg = card->rca << 16;cmd.flags = MMC_RSP_SPI_R2 | MMC_RSP_R1 | MMC_CMD_AC;

err = mmc_wait_for_cmd(card->host, &cmd, MMC_CMD_RETRIES);

if (err)return err; //接收来自SD卡的response失败,即没有发现SD卡if (status)*status = cmd.resp[0];

return 0;

}主控制器发送命令CMD13,要求得到SD卡的状态寄存器CSR和SSR。

SD协议规定,状态寄存器CSR是必须的,这个32位寄存器作为R1的一个域返回给主控制器,

状态寄存器SSR作为扩充功能,具体参考SD2.0协议。

3.2.2 bus_ops->remove()

拔出SD卡,其实就是注册SD卡驱动的反操作,实质就是执行device_del()和device_put()。

static void mmc_sd_remove(struct mmc_host *host){mmc_remove_card(host->card);host->card = NULL;}void mmc_remove_card(struct mmc_card *card){if (mmc_card_present(card))device_del(&card->dev);

put_device(&card->dev);}

4. 块设备

首先,必须知道为什么要用到块设备。在linux下,SD卡通过block块的方式(以512字节为最小单位)进行数据传输,它必须遵从块设备架构。在linux块设备层,I/O调度者通过请求队列机制负责对块数据的处理。

SD卡子系统分为三层,主设备层,协议层和块设备层。块设备驱动位于/drivers/mmc/card/block.c,主要完成两个任务,

建立设备节点通过请求队列机制进行数据传输

插入SD卡,注册驱动成功,那么在开发板的目录/dev/block下会出现SD卡的设备节点。

179为主设备号,定义于include/linux/major.h #define MMC_BLOCK_MAJOR179

179:0代表这块SD卡的设备节点mmcblk0,179:1代表这块SD卡的第一个分区mmcblk0p1,即主分区,如果有第二个分区,那就是179:2,最多可以有7个分区,即179:1~179:7(定义于block.c alloc_disk(1 << 3);)。不过,SD卡一般只有一个分区。如果有第二块SD卡插入,将会建立设备节点mmcblk1(179:8)和mmcblk1p1(179:9)。

下面通过对块设备驱动block.c的分析,看看SD卡是如何在块设备层建立节点和传输数据的。

4.1 数据结构

每个驱动都会有一个数据结构。幸运的是,我们SD卡块设备驱动的数据结构相对简单,在mmc_blk_data里,主要有两个成员,struct gendisk *disk和struct mmc_queue queue。

1)struct gendisk 是general disk的缩写,代表个通用的块设备,其中包括块设备的主分区结构struct hd_struct part0, 块设备的行为函数struct block_device_operations *fops,以及请求队列struct request_queue *queue等。

2)struct request_queue 存放所有I/O调度的算法。

3)struct request 请求是I/O调度者调度的对象,其中的结构struct bio是整个请求队列的核心,具体内容请参看LDD3。

4.2 块设备驱动

首先浏览一下源码,

static int __init mmc_blk_init(void){register_blkdev(MMC_BLOCK_MAJOR, "mmc"); // 注册主设备号(若注册成功,/proc/devices的块设备下会出现mmc)mmc_register_driver(&mmc_driver);return 0;}

static struct mmc_driver mmc_driver = {.drv= {.name= "mmcblk",},.probe= mmc_blk_probe,.remove= mmc_blk_remove,.suspend= mmc_blk_suspend,.resume= mmc_blk_resume,};

static int mmc_blk_probe(struct mmc_card *card){struct mmc_blk_data *md;md = mmc_blk_alloc(card);mmc_blk_set_blksize(md, card);

mmc_set_drvdata(card, md);add_disk(md->disk);return 0;

… …

}

4.2.1设备驱动的初始化函数

仍然可以将驱动程序的初始化mmc_blk_probe(struct mmc_card *card)归纳为以下内容,

初始化设备驱动的数据结构mmc_blk_data,并挂载到card->dev.driver_data实现块备驱动的功能函数struct block_device_operations *fops注册设备,即注册kobject,建立sys文件,发送uevent等其他需求,如mmc_blk_set_blksize(md, card);

1) 初始化mmc_blk_data

static struct mmc_blk_data *mmc_blk_alloc(struct mmc_card *card){struct mmc_blk_data *md;md = kzalloc(sizeof(struct mmc_blk_data), GFP_KERNEL);md->read_only = mmc_blk_readonly(card);

md->disk = alloc_disk(1 << 3);// 分配了8个可用设备

spin_lock_init(&md->lock);md->usage = 1;ret = mmc_init_queue(&md->queue, card, &md->lock);

md->queue.issue_fn = mmc_blk_issue_rq;md->queue.data = md;

md->disk->major= MMC_BLOCK_MAJOR;md->disk->first_minor = devidx << MMC_SHIFT;md->disk->fops = &mmc_bdops;md->disk->private_data = md;md->disk->queue = md->queue.queue;md->disk->driverfs_dev = &card->dev;

blk_queue_logical_block_size(md->queue.queue, 512);

… …

return md;

}

完成初始化后,通过mmc_set_drvdata(card, md);将数据挂载到card->dev.driver_data下。

2) 功能函数

static const struct block_device_operations mmc_bdops = {.open= mmc_blk_open,.release= mmc_blk_release,.getgeo= mmc_blk_getgeo,.owner= THIS_MODULE,};

static int mmc_blk_open(struct block_device*bdev, fmode_t mode){struct mmc_blk_data *md = mmc_blk_get(bdev->bd_disk);

… …}struct block_device {dev_tbd_dev; /* it’s a search key */struct inode *bd_inode;/* will die */struct super_block *bd_super;

… …};

与字符驱动类似,通过dev_t和inode找到设备。

3) 注册驱动

void add_disk(struct gendisk *disk){blk_register_region(disk_devt(disk), disk->minors, NULL, exact_match, exact_lock, disk);register_disk(disk);blk_register_queue(disk);

… …

}

blk_register_region()在linux中实现了一种利用哈希表管理设备号的机制。

register_disk()对应alloc_disk(),完成对块设备的注册,其实质是通过register_disk()->blkdev_get()->__blkdev_get()->rescan_partitions()->add_partitions()添加分区,建立设备节点。

blk_register_queue()对应blk_init_queue()完成对请求队列的注册,其实质是通过elv_register_queue()注册请求队列的算法。

关于块设备更为具体的代码分析可参看linux那些事。

4.2.2请求队列

mmc_init_queue申请并初始化一个请求队列,开启负责处理这个请求队列的守护进程。

int mmc_init_queue(struct mmc_queue *mq, struct mmc_card *card, spinlock_t *lock){struct mmc_host *host = card->host;mq->card = card;mq->queue = blk_init_queue(mmc_request, lock);

mq->queue->queuedata = mq;mq->req = NULL;

blk_queue_prep_rq(mq->queue, mmc_prep_request);// 注册mmc_prep_request算法blk_queue_ordered(mq->queue, QUEUE_ORDERED_DRAIN, NULL); //注册ordered算法mq->thread = kthread_run(mmc_queue_thread, mq, "mmcqd");

… …}

1) mmc_request

它是处理SD卡通用的申请请求的回调函数,或者说是SD卡申请请求的算法。当CPU处于not busy状态,会寻找一个请求,并试图执行它。

/* /drivers/mmc/card/queue.c */

/** Generic MMC request handler. This is called for any queue on a* particular host. When the host is not busy, we look for a request* on any queue on this host, and attempt to issue it. This may* not be the queue we were asked to process.*/static void mmc_request(struct request_queue *q){struct mmc_queue *mq = q->queuedata;struct request *req;

if (!mq) {while ((req = blk_fetch_request(q)) != NULL) { // 寻找来自请求队列的一个请求reqreq->cmd_flags |= REQ_QUIET;__blk_end_request_all(req, -EIO);}return;}

if (!mq->req)wake_up_process(mq->thread); // 如果队列里没有请求req,唤醒守护进程}

这里我们需要关注这个处理该SD卡请求队列的算法是何时申请的,也就是何时会去申请请求,何时会去唤醒内核线程。

用到回调函数q->request_fn有三处

块设备驱动注册请求队列blk_register_queue()驱动程序出错,清空请求队列mmc_cleanup_queue()实现请求队列机制的blk_fetch_request内部本身

blk_fetch_request()->blk_peek_request()->__elv_next_request()->blk_do_ordered()->…->q->request_fn

我们不必深究所谓的电梯算法,只要知道,它是使数据得以高效通信的一种算法,算法自身决定何时去唤醒守护进程处理请求。

2) blk_init_queue()

如果一个块设备希望使用一个标准的请求处理步骤,那就必须使用blk_init_queue()。这个函数注册了q->request_fn(这里就是mmc_request),并初始化请求队列的数据结构struct request_queue。

/*

* call blk_init_queue(). The function @rfn will be called when there* are requests on the queue that need to be processed. If the device* supports plugging, then @rfn may not be called immediately when requests* are available on the queue, but may be called at some time later instead.

*/

struct request_queue *blk_init_queue(request_fn_proc *rfn, spinlock_t *lock){return blk_init_queue_node(rfn, lock, -1);}

其中的rfn就是请求队列的一个算法,即这里的mmc_request。

struct request_queue *blk_init_queue_node(request_fn_proc *rfn, spinlock_t *lock, int node_id){struct request_queue *q = blk_alloc_queue_node(GFP_KERNEL, node_id);

q->request_fn= rfn;q->prep_rq_fn= NULL;q->unplug_fn= generic_unplug_device;q->queue_flags= QUEUE_FLAG_DEFAULT;q->queue_lock= lock;

blk_queue_make_request(q, __make_request);

if (!elevator_init(q, NULL)) {blk_queue_congestion_threshold(q);return q;}

… …

}

3) kthead_run()

注意到mmc_init_queue这个函数的最后,创建并运行一个名为mmcqd的线程,顾名思意,mmc queue deamon它是一个SD卡的处理请求队列的守护进程,或者说内核线程,当系统注册SD卡块设备驱动时,就通过mmc_init_queue()开启了这个内核线程。

4) mmc_queue_thread

看看这个内核线程做了些什么,

static int mmc_queue_thread(void *d){struct mmc_queue *mq = d;struct request_queue *q = mq->queue;

current->flags |= PF_MEMALLOC;

down(&mq->thread_sem);

do {struct request *req = NULL;

spin_lock_irq(q->queue_lock);set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);if (!blk_queue_plugged(q))req =blk_fetch_request(q);mq->req = req;spin_unlock_irq(q->queue_lock);

if (!req) {

if (kthread_should_stop()) {set_current_state(TASK_RUNNING);break;}up(&mq->thread_sem);schedule();down(&mq->thread_sem);continue;}set_current_state(TASK_RUNNING);

mq->issue_fn(mq, req);} while (1);

up(&mq->thread_sem);

return 0;}

首先,这个守护进程是一个while(1)死循环,如果没有特殊要求,即kthread_should_stop()指定要把这个内核线程终止掉,那么它将从系统启动开始一直负责处理SD卡的请求队列。

在循环内部,内核线程首先通过set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);设置当前线程为可打断的等待线程,进入睡眠状态,等待其他线程唤醒它,这里唤醒它的就是处理SD卡请求的mmc_request,当mq->req为空,即当前没有请求正在处理,则通过wake_up_process(mq->thread);唤醒内核线程,接着该线程尝试从请求队列里得到一个请求req,

-> 如果没有请求,则调用schedule()交出cpu的使用权让其自由调度,等到系统空闲时,再次得到cpu控制权,并且执行continue;退出当前循环,重新开始新的循环。

-> 如果得到了一个请求,则通过set_current_state(TASK_RUNNING);将该内核线程设置为当前正在运行的进程,并调用issue_fn(),即mmc_blk_issue_rq,处理这个请求,实现主控制器与SD卡的数据传输。

5) issue_fn

驱动初始化函数probe()里的mmc_blk_alloc()里注册了这个回调函数,md->queue.issue_fn =mmc_blk_issue_rq;

这个函数将req里的成员解析成为mmc_blk_request里的指令和数据,即mmc_command和mmc_data,然后通过mmc_wait_for_req()最终实现主控制器与SD卡间的通信。

struct mmc_blk_request {struct mmc_requestmrq;struct mmc_commandcmd;struct mmc_commandstop;struct mmc_datadata;};static int mmc_blk_issue_rq(struct mmc_queue *mq, struct request *req){struct mmc_blk_data *md = mq->data;struct mmc_card *card = md->queue.card;struct mmc_blk_request brq;

mmc_claim_host(card->host);

do {

brq.mrq.cmd = &brq.cmd;brq.mrq.data = &brq.data;

brq.cmd.arg = blk_rq_pos(req);// 解析指令的参数if (!mmc_card_blockaddr(card))brq.cmd.arg <<= 9;brq.cmd.flags = MMC_RSP_SPI_R1 | MMC_RSP_R1 | MMC_CMD_ADTC;brq.data.blksz = 512;brq.stop.opcode = MMC_STOP_TRANSMISSION;brq.stop.arg = 0;brq.stop.flags = MMC_RSP_SPI_R1B | MMC_RSP_R1B | MMC_CMD_AC;brq.data.blocks = blk_rq_sectors(req); // 解析数据块大小

if (rq_data_dir(req) == READ) {// 解析传输数据方向brq.cmd.opcode = MMC_READ_MULTIPLE_BLOCK;brq.data.flags |= MMC_DATA_READ;} else {brq.cmd.opcode = MMC_WRITE_MULTIPLE_BLOCK;brq.data.flags |= MMC_DATA_WRITE;}

mmc_wait_for_req(card->host, &brq.mrq);// 调用core协议层提供的接口函数,实现数据间通信

… …

}

mmc_release_host(card->host);

}

流过泪的眼睛更明亮,滴过血的心灵更坚强!

Linux设备驱动子系统第二弹

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