MMCSD卡驱动程序设计.docx
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MMCSD卡驱动程序设计
1.2课程设计任务与要求...........................................................................................................1
第一章引言
1.1课程设计目的
1）了解PXA27X微处理器GPIO的功能
2）了解MMC卡驱动程序的架构及编程方法
3）掌握MMC卡的使用方法
1.2课程设计任务与要求
1）理解基于Linux的嵌入式系统交叉开发环境，对嵌入式系统的开发流程有详细的了解；
2）掌握开发工具链的构建方法，能独立进行系统开发操作；
3）掌握Linux的常用命令，在linux系统下能熟练的使用这些常用命令；
4）熟悉linux内核的知识以及原理，掌握定制Linux内核的方法；
5）基于Linux操作系统，以及XSBase270ARM实验开发平台一套，把MMC存储卡挂载目标板上并进行文件的复制操作。
第二章课程设计平台构建与流程
2.1嵌入式系统开发平台构建
1）装有Linux操作系统的PC机一台；
2）XSBase270ARM实验开发平台一套
3）MMC存储卡一块
2.2课程设计流程
1）Bootloader移植与下载
2）Linux内核移植与下载
3）功能模块程序设计与交叉编译
4）根文件系统建立与文件系统下载
2.3课程设计硬件结构与工作原理
1）目标板的MMC卡硬件接口
目标板的MMC/SD卡的硬件接口如图1.1所示，根据PXA27x的MMC/SD/SDIO控制器的信号功能以及PXA27x的GPIO的功能分配，命令控制线MMCMD与GPIO112相连，此时引脚GPIO112必须配置成转换功能1（AlternateFunction1）的输入或输出方式（具体参考PXA27X开发手册），时钟端MMCLK利用了通用IO口GPIO32转换功能1输出方式，4位总线MMDAT0到MMDAT3分别与GPIO111、GPIO110、GPIO109和GPIO92相连，都时使用了通用IO口的转换功能1的输入或输出方式。
图1.2为MMC/SD卡的供电电路图。
图1.1目标板的MMC/SD卡的硬件接口
图1.2MMC/SD卡的供电电路图
2）PXA270的MMC/SD/SDIO控制器
PXA270的MMC/SD/SDIO控制器在访问PXA270处理器的软件与MMC存储堆和支持MMC、SD及SDIO通信协议之间充当联结作用。
PXA27x的MMC控制器协议规X遵守多媒体卡系统规XV3.2（MultiMediaCardSystemSpecificationVersion3.2）；MMC/SD/SDIO控制器采用标准的MMC传输协议或串行通信接口SPI协议模式。
访问PXA270的软件使用MMC传输协议或SPI模式作为与MMC控制器通信的协议。
目标板的SD驱动程序采用了MMC通信传输协议。
3）MMC卡的通信协议
主机与MMC卡的所有通信都是由主机发起，主机发出广播和点对点两种类型通信命令，在广播通信命令中，主机发出的命令被所有的卡接受，只有部分命令需要响应；而在点对点通信命令中，命令被发送到具体地址的卡中，并由该卡对所接受的命令做出响应。
第三章Bootloader移植与下载
3.1源代码安装
先将D:
\emdor\EELiod_V4_SDK目录下的Linux-2.4复制到虚拟机里root的主文件夹中，然后用如下指令进行解压：
利用上述命令解压后，bootloader源代码解压到当前目录中Boot-XSBase270文件夹中。
3.2源代码分析移植与编译
在解压的目录里进行make编译。
rootlocalhostBootLoader#cdBoot-XSBase270
rootubuntu:
Boot-XSBase270#makeclean
rootlocalhostBoot-XSBase270#make
编译完成后,在当前目录下会生成bootloader映象文件boot。
3.3下载
1）设置完成后，打开开发板电源，启动桌面的DaemonU，会自动搜索目标板，如果成功，DaemonU将出现如下图：
2）烧写boot到flash中
启动桌面上的FlashWrite
点击Initialize：
上图为连接正常的弹出窗口，确认连接正常，点击Detect
如正常，应能自动搜索到板载的norFlash芯片，然后点击program按钮，按图中设置：
目标文件位于D盘项目文件中，烧写起始地址为0，烧写选项按上图设置，然后点击Start按钮，开始烧写。
烧写结束。
第四章Linux内核移植与下载
4.1Linux内核源代码安装
内核解压
4.2Linux内核源代码分析与移植
Linux提供三个不同的命令进行Linux的配置，效果完全一样：
makeconfig控制台命令行方式配置命令
makemenuconfig文本菜单方式配置命令
makexconfigX窗口图形界面方式配置命令
其他部分命令：
Makemrproper命令清除所有的旧的配置和旧的编译目标文件等。
Makedep命令搜索Linux编译输出与源代码之间的依赖关系、并生成依赖文件。
Makeclean清除以前构造内核时生成的所有目标文件、模块文件和临时文件。
MakezImage编译Linux内核，生成压缩的内核映像文件。
4.3Linux内核编译与下载
1）内核解压
2）内核配置
Linux针对MMC/SD内核配置的步骤：
（1）在主菜单下选择Loadablemodulesupport--->[*]EnableLoadablemoduLeSupport
利用模块可将不常用的设备驱动或功能作为模块放在内核外部，必要时动态地调用。
操作结束后从内存中删除，这样可以有效地使用内存，同时也可减小了内核的大小。
模块可以自行编译并具有独立的功能，即使需要改变模块的功能，也不用对整个内核进行修改。
文件系统，设备驱动，二进制格式等很多功能都支持模块。
一定要选择[*]。
[]SetversioninformationonallSymbolsformodules
利用这个功能能够让内核使用其它内核版本模块或没有包含在此kernel的特殊的模块。
一般选择[N]。
[*]KernelmoduleLoader
这个设置使kernel对模块处于常备状态。
在不使用Insmod或rmmod命令情况下，kernel程序自动将需要
执行的模块调用到内存中，一定时间内不使用该模块时自动将其从内存删除，一般要选择[*]。
（2）再回到主菜单下选择Generalsetup―――>选择“Supportforhot-pluggabledevices”,出现“MMC/SDdevicedrivers”：
点击“MMC/SDdevicedrivers”，进入下一页选择：
用向下的箭头，选择LoadanAlternaeConfigurationFile选项，
输入配置文件名arch\arm\def‐configs\xsbase270，退出并保存。
3）配置完成后，重新编译内核，需要输入以下指令：
生成的zImage存放路径为：
将zImage拷贝到tftpboot文件夹下：
4）内核烧写
重新打开一个终端，输入命令：
rootubuntu:
~#mini
然后重启开发板电源，
看到Boot启动信息后按任意键启动Boot的OperationMenu，我们需要用这个boot内嵌工具下载内核。
然后再提示信息Pleaseenteryourselection后面输入2，获取本地IP地址：
可以看到OperationMenu菜单上方显示：
Myipaddressis192.168.0.50，则表示板载Linux与Ubuntu服务器连接成功。
输入3，下载内核文件ZImage（在Ubuntu的文件系统的/tftpboot/目录中）下载成功后选择4，烧写内核。
第五章根文件系统建立与文件系统下载
5.1根文件系统分析
1）EXT文件系统
Ext2fs是Linux的标准文件系统，它已经取代了扩展文件系统（或Extfs）。
扩展文件系统Extfs支持的文件大小最大为2GB，支持的最大文件名称大小为255个字符，而且它不支持索引节点（包括数据修改时间标记）。
2）NFS文件系统
NFS是一个RPCservice，它是由SUN公司开发，并于1984年推出。
NFS文件系统能够使文件实现共享，它的设计是为了在不同的系统之间使用，所以NFS文件系统的通信协议设计与作业系统无关。
当使用者想使用远端文件时只要用“mount”命令就可以把远端文件系统挂载在自己的文件系统上，使远端的文件在使用上和本地机器的文件没有区别。
NFS的具体配置可参考实验一的网络文件系统nfs的配置。
3）JFFS2文件系统
JFFS文件系统是瑞典Axis通信公司开发的一种基于Flash的日志文件系统，它在设计时充分考虑了Flash的读写特性和电池供电的嵌入式系统的特点，在这类系统中必需确保在读取文件时，如果系统突然掉电，其文件的可靠性不受到影响。
对RedHat的DavieWoodhouse进行改进后,形成了JFFS2。
主要改善了存取策略以提高FLASH的抗疲劳性，同时也优化了碎片整理性能,增加了数据压缩功能。
需要注意的是,当文件系统已满或接近满时,JFFS2会大大放慢运行速度。
这是因为垃圾收集的问题。
相对于EXT2fs而言,JFFS2在嵌入式设备中更受欢迎。
5.2文件系统映像文件生成
1）文件系统安装与busybox的编译
将D:
\emdor\EELiod_V4_SDK\Linux-2.4\Filesystem中的内容复制E:
\share中，再Ubuntu中从共享目录中复制到/tmp/中，然后将文件系统压缩包解压：
可以建立一个小的应用程序，将其复制到文件系统的某个目录中。
2）制作JFFS2文件映像
确认已将光盘的filesystem下的mkfs.jffs2和mkrootfs.sh拷贝到文件系统根目录下，在根目录下（例如上面的Filesystem），运行命令
#./mkfs.jffs2-orootfs270.img-e0x40000-r_install-p–l
生成映像文件rootfs270.img，拷贝到/tftpboot中烧写到flash中，启动后运行结果。
或者运行#./mkrootfs.sh也可生成文件系统的映像文件rootfs.img。
或者运行#./mkrootfs.sh也可生成文件系统的映像文件。
5.3文件系统下载
回到OperationMenu，下载文件系统
烧写文件系统
启动进入mini
5.4功能模块运行与调试
可以按照以下步骤对MMC卡的驱动程序进行测试：
重新打开一个终端，输入mini，开发板启动后，将MMC存储卡插入MMC/SD卡插槽中，输入下面的指令：
首先在根目录下创建一个名为“dq”的文件夹，然后进入dev文件夹
再利用mount命令挂载MMC卡，现在就可以看到MMC卡里面的内容了：
可以对MMC卡里的内容进行读、写、复制等操作：
第六章完成课堂上布置的三个思考题
1）根据MMC/SD卡的认证模式命令流程图，结合目标板源码提供的MMC/SD驱动程序，画出认证过程的流程图；
2）根据MMC/SD卡的传输模式命令流程图，结合目标板源码提供的MMC/SD驱动程序，画出数据传输过程的流程图；
3）从网上下载MMC/SD卡的协议标准（SDMemoryCardSpecificationVersion1.01），结合驱动程序，分析各命令的功能。
GO_IDLE_STATE
这是使card初始化到Idle状态的指令.CS信号设在Low的状态时,接到本指令后,card将转换到SPI模式.
SEND_OP_COND
接到本指令后,card将做R3回应（含有OCR数据）.根据OCR值,可以得知card能工作电压X围.OCR数据最高值位的1bit是用来确认card内部处理是否结束（Ready/Busy轮询）.
ALL_SEND_CID
接到本指令后,处于Ready状态的card将传送CID数据.在MMC模式下,数据被送到CMD信号,在CID数据的每1bit传送后,CMD信号状态将与该card内部状态相比较,如果不一致,將中止数据传送,card返回到Ready状态.如果相一致,该card将认为已被选中,然后转换到Identification状态.
SET_RELATIVE_ADDR
本指令会为已转换到Identification状态的card分配一个相对card地址（RCA）.当RCA分配后,card将转换到Stand-by状态,对以后的CMD2和CMD3不回应.
NOP
这是用来设定DSR（DriveState寄存器）的指令,但是本car不支持DSR.
SELECT/DESELECT_CARD
本指令是用来选择一Xcard,让它在Stand-by状态和Transfer状态之间转换的指令.如果给card设定已分配到的RCA地址,card将从Stand-by状态转换到Transfer状态,并将回应以后的读取指令及其他指令.如果给card设定RCA以外的地址,card将转换到Stand-by状态。
当RCA=0000h时,card将无条件地转换到Stand-by状态.
SEND_CSD
接到本指令后,将传送CSD数据.
SEND_CID
接到本指令后,将传送CID数据.
READ_DAT_UNTIL_STOP
接到本指令后,将从设定的地址传送P2ROM数据,直到接到指令CMD12为止.
STOP_TRANSMISSION
本指令强行终止CMD11和CMD18的处理
SEND_STATUS
接到本指令后,将传送状态寄存器的信息.
GO_INACTIVE_STATE
接到本指令后,将转换到休止（inactive）状态.
SET_BLOCKLEN
本指令用来设定Block长度.对象是以后的指令CMD17和CMD18.
READ_SINGLE_BLOCK
接到本指令后,将从自变量设定的地址传送1个block长度的数据.（block长度由指令CMD16设定）.
READ_MULTIPLE_BLOCK
接到本指令后,将从自变量设定的地址连续传送block长度的数据,直到接到指令CMD12为止.（block长度由指令CMD16设定）.
SET_BLOCK_COUNT
本指令是给紧跟的指令CMD18设定要传送的block数量.
WRITE_BLOCK
接到本指令后,将写1个block长度的数据到自变量设定的地址.（block长度由指令CMD16设定）.
WRITE_MULTIPLE_
BLOCK
接到本指令后,将连续写block长度的数据到自变量设定的地址,直到接到指令CMD12为止.（block长度由指令CMD16设定）.
READ_OCR
接到本指令后,Card将传送OCR数据.
CRC_ON_OFF
本指令是用来设定CRC选项为ON或OFF.在SPI模式下,CRC的初始值设定为OFF.[CRC选项[bit=1]表示CRCON;[CRC选项[bit=0]表示CRCOFF.
1）R1模式
对象指令
CMD0：
GO_IDLE_STATE
CMD1：
SEND_OP_COND
CMD9：
SEND_CSD
CMD10：
SEND_CID
CMD12：
STOP_TRANSMISSION
CMD16：
SET_BLOCKLEN
CMD17：
READ_SINGLE_BLOCK
CMD18：
READ_MULTIPLE_BLOCK
CMD23：
SET_BLOCK_COUNT
CMD59：
CRC_ON_OFF
R2模式
对象指令
CMD13：
SEND_STATUS
R3模式
对象指令
CMD58：
READ_OCR
第七章课程设计总结与体会
7.1课程设计中遇到的问题以及解决方法
开始IP地址不显示，更改bootptab中MAC地址解决；
最开始烧写文件系统时只下载了，没有刷写进flash，所以实验没成功，再次刷写实验成功。
7.2总结和体会
通过本次课程设计，我了解PXA270微处理器的一些功能和用法，对嵌入式系统的开发流程有基本的了解；掌握了一些Linux的常用命令，在linux系统下能熟练的使用这些常用命令；熟悉了linux内核的知识以及原理，掌握定制Linux内核的方法；能够把MMC存储卡挂载目标板上并进行文件的复制操作。
经过这次课程设计感觉收获良多。
它让我深刻的感觉到学好嵌入式系统是不容易的，同时也在一定程度上加强了同学之间的合作。
课程设计是需要我把所学的知识灵活运用的，它也需要我们能够把知识结合起来，但一个人的力量毕竟有限，同学之间的合作自然也是不可缺少的。
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