Linux内核4.14版本——mmc框架——mmc硬件总线扫描流程（以sd card为例）

void mmc_start_host(struct mmc_host *host)
{
	host->f_init = max(freqs[0], host->f_min);
	host->rescan_disable = 0;
	host->ios.power_mode = MMC_POWER_UNDEFINED;

	if (!(host->caps2 & MMC_CAP2_NO_PRESCAN_POWERUP)) {
		mmc_claim_host(host);
		mmc_power_up(host, host->ocr_avail);
		mmc_release_host(host);
	}

	mmc_gpiod_request_cd_irq(host);
	_mmc_detect_change(host, 0, false);
}

1.1.2 底层硬件发现card插入状态发生变化而调用mmc_detect_change的时候（sd card插入状态监控）

当底层硬件发现card插入状态发生变化，例如sd card的插入或者拔出可以触发某个GPIO产生中断。
此时，可以在中断处理中调用mmc_detect_change来进行扫描mmc硬件总线，并且根据总线上的card状态变化进行处理。
这种情况的主要目的是为了实现sd card的热插拔。
代码如下，过滤掉无关代码：drivers\mmc\core\slot-gpio.c

static irqreturn_t mmc_gpio_cd_irqt(int irq, void *dev_id)
{
	/* Schedule a card detection after a debounce timeout */
	struct mmc_host *host = dev_id;

	host->trigger_card_event = true;
	mmc_detect_change(host, msecs_to_jiffies(200));

	return IRQ_HANDLED;
}

1.1.3 host要求轮询sd card插入状态的情况下，所进行的轮询操作（sd card插入状态监控）

一般来说，在host无法根据硬件来及时获取card插入状态发生变化的情况下，会要求mmc_core每隔一段时间（一般是HZ，一秒）扫描一次mmc硬件总线。
在这种情况下，mmc_host的MMC_CAP_NEEDS_POLL属性会被设置。
这种情况的主要目的也是为了实现sd card的热插拔。
代码如下，过滤掉无关代码：

void mmc_rescan(struct work_struct *work)
{
	...............
	if (host->caps & MMC_CAP_NEEDS_POLL)
		mmc_schedule_delayed_work(&host->detect, HZ);
}

1.2 如何扫描mmc硬件总线

从上述，我们知道了可以通过调用mmc_detect_change和执行host->detect工作来发起mmc硬件总线的扫描。
而mmc_detect_change最终也是执行mmc_host->detect工作来发起mmc硬件总线扫描的。
参考前面一篇文章。

2. sd card插入状态的获取

通过第一节中，我们知道了mmc_rescan是通过调用mmc_host->mmc_host_ops->get_cd来获取当前card的插入状态的。
那么这个方法是怎么实现的呢？如何获取card当前的插入状态呢？以下来说明一下这两个问题。

2.1 获取sd card当前的插入状态

一般来说有两种方式来获取到sd card当前的插入状态
（1）GPIO获取的方法
可以通过sd card的card detect引脚来判断当前是否有sd card插入
（2）host寄存器获取的方法
某些host在硬件上有识别sd card是否插入的能力。这种情况下，可以通过读取host的寄存器来获取到当前是否有sd card插入。

2.1.1 通过GPIO获取当前sd card的插入状态

（1）DECECT引脚

TF卡参考这篇文章。

可以观察到，虽然TF CARD（micro）只有8个引脚，但是卡座另外定义了一个CD引脚（DET_SWITCH）。
我的猜想是，对于某些tf card卡座来说，当tf card插入时，会把CD引脚（DET_SWITCH）直接定义到连接到groud上去。
所以，这里可以梳理出，

当card没有插入的情况下，由于外部上拉的关系，cpu连接到DET_SWITCH的gpio为高电平。
当card插入时，tf card卡座会把DET_SWITCH拉低，相应的，cpu连接到DET_SWITCH的gpio为低电平。

当然，上述只是一种情况，具体cd gpio的电平情况取决于使用的卡座的实现。

（2）注册card插入状态检测GPIO软件介绍

mmc core提供了mmc_gpio_request_cd来为host定义自己的cd-detect引脚，也就是对应上面连接到卡座上的CD引脚的GPIO。
mmc_gpio_request_cd实现如下（虽然也会注册GPIO中断，但是这里先不关心）：

int mmc_gpio_request_cd(struct mmc_host *host, unsigned int gpio,
			unsigned int debounce)
{
	struct mmc_gpio *ctx = host->slot.handler_priv;
	int ret;

	ret = devm_gpio_request_one(host->parent, gpio, GPIOF_DIR_IN,
				    ctx->cd_label);
	if (ret < 0)
		/*
		 * don't bother freeing memory. It might still get used by other
		 * slot functions, in any case it will be freed, when the device
		 * is destroyed.
		 */
		return ret;

	if (debounce) {
		ret = gpio_set_debounce(gpio, debounce);
		if (ret < 0)
			return ret;
	}

	ctx->override_cd_active_level = true;
	ctx->cd_gpio = gpio_to_desc(gpio);

	return 0;
}

所以后续就可以通过读取 mmc_host->slot.handler_priv->cd_gpio的电平状态来判断当前card的插入状态

（3）通过GPIO获取当前sd card的插入状态

在上述通过mmc_gpio_request_cd注册完成cd gpio之后，就可以通过mmc_gpio_get_cd来获取card的插入状态。
当其返回1时，表示当前有card插入，当其返回0是，表示当前没有card插入。
其实现如下：

int mmc_gpio_get_cd(struct mmc_host *host)
{
	struct mmc_gpio *ctx = host->slot.handler_priv;

	if (!ctx || !ctx->cd_gpio)
		return -ENOSYS;

	if (ctx->override_cd_active_level)
		return !gpiod_get_raw_value_cansleep(ctx->cd_gpio) ^
			!!(host->caps2 & MMC_CAP2_CD_ACTIVE_HIGH);

	return gpiod_get_value_cansleep(ctx->cd_gpio);
}

2.1.2 通过host寄存器获取当前card插入状态

前提是某些host在硬件上有识别sd card是否插入的能力。这种情况下，可以通过读取host的寄存器来获取到当前是否有sd card插入。

（1）寄存器介绍

以sdhci类host为例，根据《SDHC_Ver3.00_Final_110225》 “2.2.9 Present State Register(Offset 024h)”

可以通过Present State Register（偏移地址为0x24）的bit16来判断card的插入状态。

**注意：有可能存在实际使用sdhci的host不符合上述标准的情况，对于这类host，会定义sdhci_host中的quirks的SDHCI_QUIRK_BROKEN_CARD_DETECTION。

SDHCI_QUIRK_BROKEN_CARD_DETECTION说明该sdhci host并没有通过Present State Register（偏移地址为0x24）的bit16来提供一个可靠的card插入状态判断方式。**

（2）软件介绍

以sdhci类host为例

static int sdhci_do_get_cd(struct sdhci_host *host)
{
if (host->quirks & SDHCI_QUIRK_BROKEN_CARD_DETECTION)
    return 1;

/* Host native card detect */
return !!(sdhci_readl(host, SDHCI_PRESENT_STATE) & SDHCI_CARD_PRESENT);
}

2.2 mmc_host_ops->get_cd方法的实现

通过上述我们已经知道了两种获取当前card插入状态的方法。
接下来就是利用上述的两种方法来实现mmc_host_ops->get_cd。
对于这个方法来说，返回1表示当前有card插入，返回0表示当前没有card插入。
对于sdhci类host来说，这个方法对应实现为sdhci_do_get_cd，实现方法如下：

static int sdhci_get_cd(struct mmc_host *mmc)
{
	struct sdhci_host *host = mmc_priv(mmc);
	int gpio_cd = mmc_gpio_get_cd(mmc);

	if (host->flags & SDHCI_DEVICE_DEAD)
		return 0;

	/* If nonremovable, assume that the card is always present. */
	if (!mmc_card_is_removable(host->mmc))
		return 1;

	/*
	 * Try slot gpio detect, if defined it take precedence
	 * over build in controller functionality
	 */
	if (gpio_cd >= 0)
		return !!gpio_cd;

	/* If polling, assume that the card is always present. */
	if (host->quirks & SDHCI_QUIRK_BROKEN_CARD_DETECTION)
		return 1;

	/* Host native card detect */
	return !!(sdhci_readl(host, SDHCI_PRESENT_STATE) & SDHCI_CARD_PRESENT);
}

3. sd card热插拔实现

sd card热插拔实现，就是对sd card的插入状态的监控。通常来说有两种方式中断监控和轮询监控。
mmc core会选择其中的一种方式来监控sd card的插入状态。

3.1 中断监控

通过sd card的cd引脚的电平变化来触发中断，从而告知cpu说sd card的插入状态已经发生了变化。
实现方式如下：

3.1.1 cd-gpio的解析

在dtsi中可以定义如下：

&sdhc_2 {
cd-gpios = <&gpio_ctrl 99 0x1>;
}
// cd-gpios这个属性名的定义取决于host driver将cd gpio定义成了什么名字
// gpio_ctrl，也就是要使用的GPIO所使用的gpio controller
// 99：sd card的cd引脚连接到GPIO99上
// 0x01：取决于host driver如何解释这个flag的，一般来说，0x01表示低电平有card插入，0x00则表示高电平有card插入

在host driver的解析如下：

status_gpio = of_get_named_gpio_flags(np, "cd-gpios", 0, &flags);
    // 解析cd-gpios属性，提取对应GPIO号到status_gpio中，提取flags
if (gpio_is_valid(status_gpio) & !(flags & OF_GPIO_ACTIVE_LOW))
    pdata->caps2 |= MMC_CAP2_CD_ACTIVE_HIGH;
    // 这里会解析flags，如前面说的
    // 0x01表示低电平有card插入，0x00则表示高电平有card插入
    // OF_GPIO_ACTIVE_LOW=1
    // 所以当flags=0的时候，会设置MMC_CAP2_CD_ACTIVE_HIGH，告诉mmc core，这个host现在是高电平表示有card插入

3.1.2 注册cd-gpio中断引脚

前面说过了可以通过mmc_gpio_request_cd来注册一个gpio检测卡插入状态的引脚。
同样也是通过这个函数来注册这个GPIO对应的中断。

mmc_gpio_request_cd(mmc_host, status_gpio);

3.1.3 mmc_gpio_request_cd实现

/**
 * mmc_gpiod_request_cd - request a gpio descriptor for card-detection
 * @host: mmc host
 * @con_id: function within the GPIO consumer
 * @idx: index of the GPIO to obtain in the consumer
 * @override_active_level: ignore %GPIO_ACTIVE_LOW flag
 * @debounce: debounce time in microseconds
 * @gpio_invert: will return whether the GPIO line is inverted or not, set
 * to NULL to ignore
 *
 * Use this function in place of mmc_gpio_request_cd() to use the GPIO
 * descriptor API.  Note that it must be called prior to mmc_add_host()
 * otherwise the caller must also call mmc_gpiod_request_cd_irq().
 *
 * Returns zero on success, else an error.
 */
int mmc_gpiod_request_cd(struct mmc_host *host, const char *con_id,
			 unsigned int idx, bool override_active_level,
			 unsigned int debounce, bool *gpio_invert)
{
	struct mmc_gpio *ctx = host->slot.handler_priv;
	struct gpio_desc *desc;
	int ret;

	desc = devm_gpiod_get_index(host->parent, con_id, idx, GPIOD_IN);
	if (IS_ERR(desc))
		return PTR_ERR(desc);

	if (debounce) {
		ret = gpiod_set_debounce(desc, debounce);
		if (ret < 0)
			return ret;
	}

	if (gpio_invert)
		*gpio_invert = !gpiod_is_active_low(desc);

	ctx->override_cd_active_level = override_active_level;
	ctx->cd_gpio = desc;

	return 0;
}

3.1.4 中断监控的中断处理函数mmc_gpio_cd_irqt

static irqreturn_t mmc_gpio_cd_irqt(int irq, void *dev_id)
{
	/* Schedule a card detection after a debounce timeout */
	struct mmc_host *host = dev_id;

	host->trigger_card_event = true;
	mmc_detect_change(host, msecs_to_jiffies(200));

	return IRQ_HANDLED;
}

3.2 轮询监控

主要实现为每隔一段时间（一般是HZ,1s）扫描一下mmc硬件总线。

对应需要设置的属性标识
需要设置mmc_host的MMC_CAP_NEEDS_POLL属性标识
实现方式
每个1s中调用一次mmc_host->detect工作。

void mmc_rescan(struct work_struct *work)
{
if (host->caps & MMC_CAP_NEEDS_POLL)
    mmc_schedule_delayed_work(&host->detect, HZ);
    // 这里先说明下
    // 在《host模块说明》已经知道了在mmc_alloc_host中默认将host->detect工作设置为mmc_rescan（card扫描）函数， 
    // INIT_DELAYED_WORK(&host->detect, mmc_rescan)
    // 这样，通过mmc_schedule_delayed_work(&host->detect, HZ)就会每隔HZ时间就会执行一次mmc_rescan
}

在host启动的时候，会执行一次mmc_host->detect工作，这时就开始进行轮询了。
以上就实现了每隔1s执行一次mmc_rescan来扫描mmc硬件总线的变化情况。

Linux内核4.14版本——mmc框架——mmc硬件总线扫描流程（以sd card为例）

1. 扫描mmc硬件总线

1.1 扫描mmc硬件总线的时机

1.1.1 启动一个host的时候而调用_mmc_detect_change