harmony 鸿蒙SDIO

2022-08-09
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SDIO

概述

功能简介

SDIO（Secure Digital Input and Output）由SD卡发展而来，与SD卡统称为MMC（MultiMediaCard），二者使用相同的通信协议。SDIO接口兼容以前的SD卡，并且可以连接支持SDIO接口的其他设备。

运作机制

在HDF框架中，SDIO的接口适配模式采用独立服务模式（如图1）。在这种模式下，每一个设备对象会独立发布一个设备服务来处理外部访问，设备管理器收到API的访问请求之后，通过提取该请求的参数，达到调用实际设备对象的相应内部方法的目的。独立服务模式可以直接借助HDFDeviceManager的服务管理能力，但需要为每个设备单独配置设备节点，若设备过多可能增加内存占用。

独立服务模式下，核心层不会统一发布一个服务供上层使用，因此这种模式下驱动要为每个控制器发布一个服务，具体表现为：

驱动适配者需要实现HdfDriverEntry的Bind钩子函数以绑定服务。
device_info.hcs文件中deviceNode的policy字段为1或2，不能为0。

SDIO模块各分层作用：

接口层提供打开SDIO设备、设置块的大小、读取数据、写数据、设置公共信息、获取公共信息、刷新数据、独占HOST、释放Host、使能SDIO功能设备、去使能SDIO功能设备、申请中断、释放中断关闭SDIO设备的接口。
核心层主要提供SDIO控制器的添加、移除及管理的能力，通过钩子函数与适配层交互。
适配层主要是将钩子函数的功能实例化，实现具体的功能。

图 1 SDIO独立服务模式结构图

SDIO独立服务模式结构图

约束与限制

SDIO模块API当前仅支持内核态调用。

开发指导

场景介绍

SDIO的应用比较广泛，目前，有许多手机都支持SDIO功能，并且很多SDIO外设也被开发出来，使得手机外接外设更加容易。常见的SDIO外设有WLAN、GPS、CAMERA、蓝牙等。当驱动开发者需要将SDIO设备适配到OpenHarmony时，需要进行SDIO驱动适配，下文将介绍如何进行SDIO驱动适配。

接口说明

为了保证上层在调用SDIO接口时能够正确的操作硬件，核心层在//drivers/hdf_core/framework/model/storage/include/mmc/mmc_sdio.h中定义了以下钩子函数。驱动适配者需要在适配层实现这些函数的具体功能，并与这些钩子函数挂接，从而完成接口层与核心层的交互。

SdioDeviceOps定义：

struct SdioDeviceOps {
    int32_t (*incrAddrReadBytes)(struct SdioDevice *dev, uint8_t *data, uint32_t addr, uint32_t size);
    int32_t (*incrAddrWriteBytes)(struct SdioDevice *dev, uint8_t *data, uint32_t addr, uint32_t size);
    int32_t (*fixedAddrReadBytes)(struct SdioDevice *dev, uint8_t *data, uint32_t addr, uint32_t size, uint32_t scatterLen);
    int32_t (*fixedAddrWriteBytes)(struct SdioDevice *dev, uint8_t *data, uint32_t addr, uint32_t size, uint32_t scatterLen);
    int32_t (*func0ReadBytes)(struct SdioDevice *dev, uint8_t *data, uint32_t addr, uint32_t size);
    int32_t (*func0WriteBytes)(struct SdioDevice *dev, uint8_t *data, uint32_t addr, uint32_t size);
    int32_t (*setBlockSize)(struct SdioDevice *dev, uint32_t blockSize);
    int32_t (*getCommonInfo)(struct SdioDevice *dev, SdioCommonInfo *info, uint32_t infoType);
    int32_t (*setCommonInfo)(struct SdioDevice *dev, SdioCommonInfo *info, uint32_t infoType);
    int32_t (*flushData)(struct SdioDevice *dev);
    int32_t (*enableFunc)(struct SdioDevice *dev);
    int32_t (*disableFunc)(struct SdioDevice *dev);
    int32_t (*claimIrq)(struct SdioDevice *dev, SdioIrqHandler *irqHandler);
    int32_t (*releaseIrq)(struct SdioDevice *dev);
    int32_t (*findFunc)(struct SdioDevice *dev, struct SdioFunctionConfig *configData);
    int32_t (*claimHost)(struct SdioDevice *dev);
    int32_t (*releaseHost)(struct SdioDevice *dev);
};

表 1 SdioDeviceOps结构体成员的钩子函数功能说明

函数	入参	出参	返回值	功能
incrAddrReadBytes	dev：结构体指针，SDIO设备控制器 addr：uint32_t类型，地址值 size：uint32_t类型，大小	data：uint8_t类型指针，传出值	HDF_STATUS相关状态	从指定的SDIO地址增量读取给定长度的数据
incrAddrWriteBytes	dev：结构体指针，SDIO设备控制器 data：uint8_t类型指针，传入值 addr：uint32_t类型，地址值 size：uint32_t类型，大小	无	HDF_STATUS相关状态	将给定长度的数据增量写入指定的SDIO地址
fixedAddrReadBytes	dev：结构体指针，SDIO设备控制器 addr：uint32_t类型，地址值 size：uint32_t类型，大小 scatterLen：uint32_t类型，数据长度	data：uint8_t类型指针，传出值	HDF_STATUS相关状态	从固定SDIO地址读取给定长度的数据。
fixedAddrWriteBytes	dev：结构体指针，SDIO设备控制器 data：uint8_t类型指针，传入值 addr：uint32_t类型，地址值 size：uint32_t类型，大小 scatterLen：uint32_t类型，数据长度	无	HDF_STATUS相关状态	将给定长度的数据写入固定SDIO地址
func0ReadBytes	dev：结构体指针，SDIO设备控制器 addr：uint32_t类型，地址值 size：uint32_t类型，大小	data：uint8_t类型指针，传出值	HDF_STATUS相关状态	从SDIO函数0的地址空间读取给定长度的数据。
func0WriteBytes	dev：结构体指针，SDIO设备控制器 data：uint8_t类型指针，传入值 addr：uint32_t类型，地址值 size：uint32_t类型，大小	无	HDF_STATUS相关状态	将给定长度的数据写入SDIO函数0的地址空间。
setBlockSize	dev：结构体指针，SDIO设备控制器 blockSize：uint32_t类型，Block大小	无	HDF_STATUS相关状态	设置block大小
getCommonInfo	dev：联合体指针，SDIO设备控制器 infoType：uint32_t类型，info类型	info：结构体指针，传出SdioFuncInfo信息	HDF_STATUS相关状态	获取CommonInfo，说明见下
setCommonInfo	dev：结构体指针，SDIO设备控制器 info：联合体指针，SdioFuncInfo信息传入 infoType：uint32_t类型，info类型	无	HDF_STATUS相关状态	设置CommonInfo，说明见下
flushData	dev：结构体指针，SDIO设备控制器	无	HDF_STATUS相关状态	当SDIO需要重新初始化或发生意外错误时调用的函数
enableFunc	dev：结构体指针，SDIO设备控制器	无	HDF_STATUS相关状态	使能SDIO设备
disableFunc	dev：结构体指针，SDIO设备控制器	无	HDF_STATUS相关状态	去使能SDIO设备
claimIrq	dev：结构体指针，SDIO设备控制器 irqHandler：void函数指针	无	HDF_STATUS相关状态	注册SDIO中断
releaseIrq	dev：结构体指针，SDIO设备控制器	无	HDF_STATUS相关状态	释放SDIO中断
findFunc	dev：结构体指针，SDIO设备控制器 configData：结构体指针，SDIO函数关键信息	无	HDF_STATUS相关状态	寻找匹配的funcNum
claimHost	dev：结构体指针，SDIO设备控制器	无	HDF_STATUS相关状态	独占HOST
releaseHost	dev：结构体指针，SDIO设备控制器	无	HDF_STATUS相关状态	释放HOST

说明：
CommonInfo包括maxBlockNum（单个request中最大block数）、maxBlockSize（单个block最大字节数）、maxRequestSize（单个Request最大字节数）、enTimeout（最大超时时间，毫秒）、funcNum（功能编号1~7）、irqCap（IRQ capabilities）、(void *)data。

开发步骤

SDIO模块适配包含以下四个步骤：

实例化驱动入口
- 实例化HdfDriverEntry结构体成员。
- 调用HDF_INIT将HdfDriverEntry实例化对象注册到HDF框架中。
配置属性文件
- 在device_info.hcs文件中添加deviceNode描述。
- 【可选】添加sdio_config.hcs器件属性文件。
实例化SDIO控制器对象
- 初始化SdioDevice成员。
- 实例化SdioDevice成员SdioDeviceOps。
  
  说明：
  实例化SdioDevice成员SdioDeviceOps，其定义和成员说明见接口说明。
驱动调试

【可选】针对新增驱动程序，建议验证驱动基本功能，例如SDIO控制状态，中断响应情况，读写数据是否成功等。

开发实例

下方将以//drivers/hdf_core/adapter/khdf/linux/model/storage/sdio_adapter.c为示例，展示需要驱动适配者提供哪些内容来完整实现设备功能。

实例化驱动入口

驱动入口必须为HdfDriverEntry（在hdf_device_desc.h中定义）类型的全局变量，且moduleName要和device_info.hcs中保持一致。HDF框架会将所有加载的驱动的HdfDriverEntry对象首地址汇总，形成一个类似数组的段地址空间，方便上层调用。

一般在加载驱动时HDF会先调用Bind函数，再调用Init函数加载该驱动。当Init调用异常时，HDF框架会调用Release释放驱动资源并退出。

SDIO 驱动入口参考：
```
struct HdfDriverEntry g_sdioDriverEntry = {
    .moduleVersion = 1,
    .Bind = Hi35xxLinuxSdioBind,         // 见Bind开发参考
    .Init = Hi35xxLinuxSdioInit,         // 见Init开发参考
    .Release = Hi35xxLinuxSdioRelease,   // 见Release开发参考
    .moduleName = "HDF_PLATFORM_SDIO",   // 【必要且与HCS文件中里面的moduleName匹配】
};
HDF_INIT(g_sdioDriverEntry);             // 调用HDF_INIT将驱动入口注册到HDF框架中
```
配置属性文件

完成驱动入口注册之后，下一步请在//vendor/hisilicon/hispark_taurus/hdf_config/device_info/device_info.hcs文件中添加deviceNode信息，并在sdio_config.hcs中配置器件属性。deviceNode信息与驱动入口注册相关，器件属性值与核心层SdioDevice成员的默认值或限制范围有密切关系。本例只有一个SDIO控制器，如有多个器件信息，则需要在device_info.hcs文件增加deviceNode信息，以及在sdio_config文件中增加对应的器件属性。

独立服务模式的特点是device_info.hcs文件中设备节点代表着一个设备对象，如果存在多个设备对象，则按需添加，注意服务名与驱动私有数据匹配的关键字名称必须唯一。其中各项参数如表2所示：

表 2 device_info.hcs节点参数说明

- device_info.hcs 配置参考：

    ```c
    root {
        device_info {
            match_attr = "hdf_manager";
            platform :: host {
                hostName = "platform_host";
                priority = 50;
                device_sdio :: device {
                    device0 :: deviceNode {
                        policy = 1;
                        priority = 70;
                        permission = 0644;
                        moduleName = "HDF_PLATFORM_SDIO";            // 【必要】用于指定驱动名称，需要与驱动Entry中的moduleName一致。
                        serviceName = "HDF_PLATFORM_MMC_2";          // 【必要】驱动对外发布服务的名称，必须唯一。
                        deviceMatchAttr = "hisilicon_hi35xx_sdio_0"; // 【必要】用于配置控制器私有数据，要与sdio_config.hcs中对应控制器保持一致。
                    }
                }
            }
        }
    }
    ```

- sdio_config.hcs 配置参考：

    ```c
    root {
        platform {
            sdio_config {
                template sdio_controller {
                    match_attr = "";
                    hostId = 2;                             // 【必要】模式固定为2，在mmc_config.hcs有介绍。
                    devType = 2;                            // 【必要】模式固定为2，在mmc_config.hcs有介绍。
                }
                controller_0x2dd1 :: sdio_controller {
                    match_attr = "hisilicon_hi35xx_sdio_0"; // 【必要】需要和device_info.hcs中的deviceMatchAttr值一致。
            }
        }
    }
    ```

    需要注意的是，新增sdio_config.hcs配置文件后，必须在hdf.hcs文件中包含sdio_config.hcs所在路径信息，否则配置文件无法生效。

实例化SDIO设备控制器对象

完成属性文件配置之后，下一步就是以核心层SdioDevice对象的初始化为核心，包括驱动适配者自定义结构体（传递参数和数据），实例化SdioDevice成员SdioDeviceOps（让用户可以通过接口来调用驱动底层函数），实现HdfDriverEntry成员函数（Bind、Init、Release）。

自定义结构体参考：

从驱动的角度看，自定义结构体是参数和数据的载体，而且sdio_config.hcs文件中的数值会被HDF读入并通过DeviceResourceIface来初始化结构体成员，一些重要数值也会传递给核心层对象。

typedef struct {
    uint32_t maxBlockNum;    // 单个request最大的block个数
    uint32_t maxBlockSize;   // 单个block最大的字节数1~2048
    uint32_t maxRequestSize; // 单个request最大的字节数1~2048
    uint32_t enTimeout;      // 最大超时时间，单位毫秒，且不能超过一秒。
    uint32_t funcNum;        // 函数编号1~7
    uint32_t irqCap;         // 中断能力
    void *data;              // 私有数据
} SdioFuncInfo;


// SdioDevice是核心层控制器结构体，其中的成员在Bind函数中会被赋值。
struct SdioDevice {
    struct SdDevice sd;
    struct SdioDeviceOps *sdioOps;
    struct SdioRegister sdioReg;
    uint32_t functions;
    struct SdioFunction *sdioFunc[SDIO_MAX_FUNCTION_NUMBER];
    struct SdioFunction *curFunction;
    struct OsalThread thread; // 中断线程
    struct OsalSem sem;
    bool irqPending;
    bool threadRunning;
};

SdioDevice成员钩子函数结构体SdioDeviceOps的实例化。

static struct SdioDeviceOps g_sdioDeviceOps = {
    .incrAddrReadBytes = Hi35xxLinuxSdioIncrAddrReadBytes,
    .incrAddrWriteBytes = Hi35xxLinuxSdioIncrAddrWriteBytes,
    .fixedAddrReadBytes = Hi35xxLinuxSdioFixedAddrReadBytes,
    .fixedAddrWriteBytes = Hi35xxLinuxSdioFixedAddrWriteBytes,
    .func0ReadBytes = Hi35xxLinuxSdioFunc0ReadBytes,
    .func0WriteBytes = Hi35xxLinuxSdioFunc0WriteBytes,
    .setBlockSize = Hi35xxLinuxSdioSetBlockSize,
    .getCommonInfo = Hi35xxLinuxSdioGetCommonInfo,
    .setCommonInfo = Hi35xxLinuxSdioSetCommonInfo,
    .flushData = Hi35xxLinuxSdioFlushData,
    .enableFunc = Hi35xxLinuxSdioEnableFunc,
    .disableFunc = Hi35xxLinuxSdioDisableFunc,
    .claimIrq = Hi35xxLinuxSdioClaimIrq,
    .releaseIrq = Hi35xxLinuxSdioReleaseIrq,
    .findFunc = Hi35xxLinuxSdioFindFunc,
    .claimHost = Hi35xxLinuxSdioClaimHost,
    .releaseHost = Hi35xxLinuxSdioReleaseHost,
};

Bind函数开发参考

入参：

HdfDeviceObject是整个驱动对外提供的接口参数，具备HCS配置文件的信息。

返回值：

HDF_STATUS相关状态（表3为部分展示，如需使用其他状态，可参考//drivers/hdf_core/interfaces/inner_api/utils/hdf_base.h中HDF_STATUS的定义）。

表 3 HDF_STATUS相关状态说明

函数说明：


初始化自定义结构体对象，初始化SdioCntlr成员，调用核心层SdioCntlrAdd函数，以及其他驱动适配者自定义初始化操作。


```c
static int32_t Hi35xxLinuxSdioBind(struct HdfDeviceObject *obj)
{
    struct MmcCntlr *cntlr = NULL;
    int32_t ret;
    ......
    cntlr = (struct MmcCntlr *)OsalMemCalloc(sizeof(struct MmcCntlr));// 分配内存
    ......
    cntlr->ops = &g_sdioCntlrOps;                                     // 【必要】struct MmcCntlrOps g_sdioCntlrOps={
                                                                      // .rescanSdioDev = Hi35xxLinuxSdioRescan,};
    cntlr->hdfDevObj = obj;                                           // 【必要】使HdfDeviceObject与MmcCntlr可以相互转化的前提
    obj->service = &cntlr->service;                                   // 【必要】使HdfDeviceObject与MmcCntlr可以相互转化的前提
    ret = Hi35xxLinuxSdioCntlrParse(cntlr, obj);                      // 【必要】初始化cntlr的index、devType，失败则goto _ERR。
    ......
    ret = MmcCntlrAdd(cntlr);                                         // 【必要】调用核心层mmc_core.c的函数，失败则goto _ERR。
    ......
    ret = MmcCntlrAllocDev(cntlr, (enum MmcDevType)cntlr->devType);   // 【必要】调用核心层mmc_core.c的函数，失败则goto _ERR。
    ......


    MmcDeviceAddOps(cntlr->curDev, &g_sdioDeviceOps);                 // 【必要】调用核心层mmc_core.c的函数，钩子函数挂载。
    HDF_LOGD("Hi35xxLinuxSdioBind: Success!");
    return HDF_SUCCESS;


_ERR:
    Hi35xxLinuxSdioDeleteCntlr(cntlr);
    HDF_LOGE("Hi35xxLinuxSdioBind: Fail!");
    return HDF_FAILURE;
}
```

Init函数开发参考

入参：

HdfDeviceObject是整个驱动对外提供的接口参数，具备HCS配置文件的信息。

返回值：

HDF_STATUS相关状态。

函数说明：

无操作，可根据驱动适配者需要添加。
```
static int32_t Hi35xxLinuxSdioInit(struct HdfDeviceObject *obj)
{
    (void)obj;        // 无操作，可根据驱动适配者的需要进行添加
    HDF_LOGD("Hi35xxLinuxSdioInit: Success!");
    return HDF_SUCCESS;
}
```
Release函数开发参考

入参：

HdfDeviceObject是整个驱动对外提供的接口参数，具备HCS配置文件的信息。

返回值：

无。

函数说明：

释放内存和删除控制器，该函数需要在驱动入口结构体中赋值给Release接口，当HDF框架调用Init函数初始化驱动失败时，可以调用Release释放驱动资源。

说明：
所有强制转换获取相应对象的操作前提是在Bind函数中具备对应赋值的操作。
```
static void Hi35xxLinuxSdioRelease(struct HdfDeviceObject *obj)
{
    if (obj == NULL) {
        return;
    }
    Hi35xxLinuxSdioDeleteCntlr((struct MmcCntlr *)obj->service); // 【必要】自定义的内存释放函数，这里有HdfDeviceObject到MmcCntlr的强制转换
}
```