十二.linux开发之uboot移植（十二）——uboot源码分析6-uboot的硬件驱动部分
一.uboot与linux驱动.
1.uboot与linux驱动
- 1.1、uboot本身是裸机程序
(1)裸机本来是没有驱动的概念的（狭义的驱动的概念就是操作系统中用来具体操控硬件的那部分代码叫驱动）
(2)裸机程序中是直接操控硬件的，操作系统中必须通过驱动来操控硬件。这两个有什么区别？本质区别就是分层。
- 1.2、uboot的虚拟地址对硬件操作的影响
(1)操作系统（指的是linux）下MMU肯定是开启的，也就是说linux驱动中肯定都使用的是虚拟地址。而纯裸机程序中根本不会开MMU，全部使用的是物理地址。这是裸机下和驱动中操控硬件的一个重要区别。
(2)uboot早期也是纯物理地址工作的，但是现在的uboot开启了MMU做了虚拟地址映射，这个东西驱动也必须考虑。查uboot中的虚拟地址映射表，发现除了0x30000000-0x3FFFFFFF映射到了0xC0000000-0xCFFFFFFF之外，其余的虚拟地址空间全是原样映射的。而我们驱动中主要是操控硬件寄存器，而S5PV210的SFR都在0xExxxxxx地址空间，因此驱动中不必考虑虚拟地址。
- 1.3、uboot借用（移植）了linux驱动
(1)linux驱动本身做了模块化设计。linux驱动本身和linux内核不是强耦合的，这是linux驱动可以被uboot借用（移植）的关键。
(2)uboot移植了linux驱动源代码。uboot是从源代码级别去移植linux驱动的，这就是linux系统的开源性。
(3)uboot中的硬件驱动比linux简单。linux驱动本身有更复杂的框架，需要实现更多的附带功能，而uboot本质上只是个裸机程序，uboot移植linux驱动时只是借用了linux驱动的一部分而已。
二.iNand/SD驱动解析1
我们要分析的是iNand/SD的驱动函数，通过uboot启动第二阶段的流程图，如下，可以看出要分析的函数就是mmc_initialize函数
1、mmc_initialize函数
(1)函数位于：uboot/drivers/mmc/mmc.c。
(2)从名字可以看出，这个函数的作用就是初始化开发板上MMC系统。MMC系统的初始化应该包含这么几部分：SoC里的MMC控制器初始化（MMC系统时钟的初始化、SFR初始化）、SoC里MMC相关的GPIO的初始化、SD卡/iNand芯片的初始化。
(3)mmc_devices链表全局变量，用来记录系统中所有已经注册的SD/iNand设备。所以向系统中插入一个SD卡/iNand设备，则系统驱动就会向mmc_devices链表中插入一个数据结构表示这个设备。
2.、cpu_mmc_init函数
(1)函数位于：uboot/cpu/s5pc11x/cpu.c中。实质是对SoC内部SD/MMC控制器的初始化，包括使用setup_hsmmc_clock函数初始化SD/MMC控制器的时钟，setup_hsmmc_cfg_gpio函数初始化SoC中SD/MMC控制器的GPIO引脚。
（这两个函数内部的操作方式和裸机学习时一样，即对寄存器的读写采用了各种逻辑运算符，详细结合数据手册分析即可，这里就不对这两个函数展开分析了。）
**(2)返回时调用了smdk_s3c_hsmmc_init函数，smdk_s3c_hsmmc_init根据SD/MMC通道调用函数s3c_hsmmc_initialize函数初始化了struct
mmc结构体实例的属性和操作方法。struct
mmc结构体实例的操作方法指定了SD/MMC设备操作硬件设备的方法函数。(下节总点讲解这个函数)**
三.iNand/SD驱动解析2
1、smdk_s3c_hsmmc_init函数
1)函数位于：uboot/drivers/mmc/s3c_hsmmc.c中。
(2)函数内部通过宏定义USE_MMCx来决定是否调用s3c_hsmmc_initialize来进行具体的初始化操作。所以，关键点是s3c_hsmmc_initialize函数
2、s3c_hsmmc_initialize函数
(1)函数位于：uboot/drivers/mmc/s3c_hsmmc.c中。
(2)定义并且实例化一个struct
mmc类型的对象（定义了一个指针，并且给指针指向有意义的内存，或者说给指针分配内存），然后填充它的各种成员，最后调用mmc_register函数来向驱动框架注册这个mmc设备驱动。
(3)mmc_register功能是进行mmc设备的注册，注册方法其实就是将当前这个struct mmc使用链表连接到mmc_devices这个全局变量中去。
(4)我们在X210中定义了USE_MMC0和USE_MMC2，因此在我们的uboot初始化时会调用2次s3c_hsmmc_initialize函数，传递参数分别是0和2，因此完成之后系统中会注册上2个mmc设备，表示当前系统中有2个mmc通道在工作。
(5)至此cpu_mmc_init函数分析完成。
3、find_mmc_device函数
这里写图片描述
(1)这个函数位于：uboot/drivers/mmc/mmc.c中。
(2)这个函数其实就是通过mmc设备编号来在系统中查找对应的mmc设备（struct
mmc的对象，根据上面分析系统中有2个，编号分别是0和2）。
(3)函数工作原理就是通过遍历mmc_devices链表，去依次寻找系统中注册的mmc设备，然后对比其设备编号和我们当前要查找的设备编号，如果相同则就找到了要找的设备。找到了后调用mmc_init函数来初始化它。
4、mmc_init
(1)函数位于：drivers/mmc/mmc.c中。
(2)mmc_init函数完成对SD/MMC硬件设备的初始化。
mmc_init函数内部通过调用mmc_go_idle、mmc_send_if_cond、mmc_send_app_op_cond、mmc_send_cmd等函数最终调用struct
mmc结构体实例中操作方法send_cmd、set_ios、init挂接的s3c_hsmmc_send_command、s3c_hsmmc_set_ios、s3c_hsmmc_init硬件操作函数，最终完成对SD/MMC硬件设备的初始化。
5、总结
(1)至此整个MMC系统初始化结束。
(2)整个MMC系统初始化分为2大部分：
SoC内部SD/MMC控制器的初始化，
对SD/MMC硬件设备的初始化。
前一步主要是在cpu_mmc_init函数中完成，后一部分主要是在mmc_init函数中完成。
(3)整个初始化完成后去使用sd卡/iNand时，操作方法和mmc_init函数中初始化SD卡的操作一样的方式。读写sd卡时也是通过总线向SD卡发送命令、读取/写入数据来完成的。
(4)struct
mmc结构体是关键。两部分初始化之间用mmc结构体来链接的，初始化完了后对mmc卡的常规读写操作也是通过mmc结构体来链接的。
下一节就struct mmc结构体引出linux驱动这块
四..iNand_SD驱动解析3之linux驱动前奏
(注：并没有清晰的框架，理解的很模糊，后面到驱动部分再补)
1、struct mmc
(1)驱动的设计中有一个关键数据结构。譬如MMC驱动的结构体就是struct mmc
这些结构体中包含一些变量和一些函数指针，变量用来记录驱动相关的一些属性，函数指针用来记录驱动相关的操作方法。这些变量和函数指针加起来就构成了驱动。驱动就被抽象为这个结构体。
(2)一个驱动工作时主要就分几部分：驱动构建（构建一个struct
mmc然后填充它）、驱动运行时（调用这些函数指针指向的函数和变量）
2、分离思想
(1)分离思想就是说在驱动中将操作方法和数据分开。
(2)操作方法就是函数，数据就是变量。所谓操作方法和数据分离的意思就是：在不同的地方来存储和管理驱动的操作方法和变量，这样的优势就是驱动便于移植。
3、分层思想
(1)分层思想是指一个整个的驱动分为好多个层次。简单理解就是驱动分为很多个源文件，放在很多个文件夹中。譬如本课程讲的mmc的驱动涉及到drivers/mmc下面的2个文件和cpu/s5pc11x下的好几个文件。
(2)以mmc驱动为例来分析各个文件的作用：
uboot/drivers/mmc/mmc.c：本文件的主要内容是和MMC卡操作有关的方法，譬如MMC卡设置空闲状态的、卡读写数据等。
但是本文件中并没有具体的硬件操作函数，操作最终指向的是struct
mmc结构体中的函数指针，这些函数指针是在驱动构建的时候和真正硬件操作的函数挂接的（真正的硬件操作的函数在别的文件中）。
uboot/drivers/mmc/s3c_hsmmc.c:本文件中是SoC内部MMC控制器的硬件操作的方法，譬如向SD卡发送命令的函数（s3c_hsmmc_send_command），譬如和SD卡读写数据的函数（s3c_hsmmc_set_ios），这些函数就是具体操作硬件的函数，也就是mmc.c中需要的那些硬件操作函数。这些函数在mmc驱动初始化构建时（s3c_hsmmc_initialize函数中）和struct
mmc挂接起来备用。
分析：mmc.c和s3c_hsmmc.c构成了一个分层，mmc.c中调用了s3c_hsmmc.中的函数，所以mmc.c在上层，s3c_hsmmc.c在下层。这两个分层后我们发现mmc.c中不涉及具体硬件的操作，s3c_hsmmc.c中不涉及驱动工程时的时序操作。因此移植的时候就有好处：譬如我们要把这一套mmc驱动移植到别的SoC上mmc.c就不用动，s3c_hsmmc.c动就可以了；譬如SoC没变但是SD卡升级了，这时候只需要更换mmc.c，不需要更换s3c_hsmmc.即可。