Linux下SDIO设备的实现-猿码集

1. SDIO简介

SDIO (Secure Digital Input Output) 是一种常见的接口标准，用于在嵌入式系统中连接外部设备，如Wi-Fi模块、蓝牙模块和存储卡等。SDIO接口通过SD总线传输数据，与SPI和I2C等接口相比，具有更高的带宽和更低的功耗。

SDIO接口规范兼容SD卡接口规范，并且额外定义了用于扩展功能的命令和寄存器。SDIO设备可以通过SPI模式或SD模式进行通信，其中SPI模式下的传输速度较低，但支持更多的IO线和复杂的信号协议。本文将重点介绍SD模式下SDIO设备在Linux系统中的实现。

2. Linux内核驱动

在Linux内核中，SDIO设备的驱动层次结构如下所示：

2.1. SDIO Core

SDIO Core是Linux内核中的核心框架，实现了SDIO总线的基本功能。它负责处理SDIO设备的注册、IRQ中断处理、命令和数据传输等基本操作。

2.2. SDIO Host Controller驱动

SDIO Host Controller驱动负责与具体的SDIO Host Controller硬件进行通信。不同的硬件厂商会提供相应的Host Controller驱动，通常在内核中以模块的形式存在。这些驱动会实现与SDIO Host Controller硬件的通信接口和协议。

2.3. SDIO Device驱动

SDIO Device驱动负责与具体的SDIO设备进行通信。它通过SDIO Core提供的接口与SDIO设备进行命令和数据传输，并处理设备特定的功能和事件。每个SDIO设备需要实现一个对应的SDIO Device驱动来支持其特殊功能。

3. SDIO设备的驱动开发

开发SDIO设备驱动的一般步骤如下：

3.1. 设备注册

首先需要在Linux内核中注册SDIO设备，并分配一个设备号。可以通过调用sdio_register_driver()函数完成注册。

static struct sdio_driver my_sdio_driver = {
    .name = "my_sdio_device",
    .id_table = my_sdio_device_ids,
    .probe = my_sdio_probe,
    .remove = my_sdio_remove,
};
 
static int __init my_sdio_init(void)
{
    return sdio_register_driver(&my_sdio_driver);
}
 
static void __exit my_sdio_exit(void)
{
    sdio_unregister_driver(&my_sdio_driver);
}
 
module_init(my_sdio_init);
module_exit(my_sdio_exit);

上述代码注册了一个名为my_sdio_device的SDIO设备，并指定了设备的probe和remove函数，这两个函数用于设备的初始化和卸载。

3.2. 设备初始化

在设备的probe函数中，需要进行设备的初始化操作。这包括打开设备、设置设备的属性、配置中断等。可以通过sdio_claim_host()函数获取SDIO Host Controller的访问权，并通过sdio_readb()和sdio_writeb()等函数访问设备的寄存器。

3.3. 命令和数据传输

SDIO设备的驱动可以通过sdio_send_command()函数发送命令并接收返回的响应，在命令传输过程中，可以通过sdio_memcpy_toio()和sdio_memcpy_fromio()函数进行数据传输。

3.4. 事件处理

SDIO设备驱动可以通过注册中断处理函数来处理设备产生的中断事件。可以通过sdio_claim_irq()函数获取中断，并通过sdio_readb()函数读取中断状态并进行处理。

3.5. 设备卸载

当设备不再使用时，需要在设备的remove函数中进行清理操作。可以通过sdio_release_host()函数释放SDIO Host Controller的访问权，并进行相应的资源释放操作。

4. SDIO驱动示例：Wi-Fi驱动

以下是一个简单的SDIO Wi-Fi驱动的示例：

static int my_sdio_probe(struct sdio_device *dev,
                        const struct sdio_device_id *id)
{
    struct ieee80211_hw *hw;
    int ret;
 
    /* Step 1: 初始化设备 */
    ret = my_sdio_init_hw(dev, &hw);
    if (ret)
        return ret;
 
    /* Step 2: 注册设备 */
    ret = ieee80211_register_hw(hw);
    if (ret) {
        my_sdio_cleanup_hw(hw);
        return ret;
    }
 
    return 0;
}
 
static void my_sdio_remove(struct sdio_device *dev)
{
    struct ieee80211_hw *hw = sdio_get_drvdata(dev);
 
    /* Step 1: 注销设备 */
    ieee80211_unregister_hw(hw);
 
    /* Step 2: 清理设备 */
    my_sdio_cleanup_hw(hw);
}

上述代码中，my_sdio_probe()函数中的my_sdio_init_hw()用于初始化Wi-Fi设备，ieee80211_register_hw()用于注册Wi-Fi设备。在my_sdio_remove()函数中，ieee80211_unregister_hw()用于注销设备，my_sdio_cleanup_hw()用于清理设备。

5. 总结

本文介绍了在Linux下实现SDIO设备的驱动开发过程。通过了解SDIO Core、SDIO Host Controller驱动和SDIO Device驱动的关系，以及设备的注册、初始化、命令和数据传输、事件处理和设备卸载等步骤，可以更好地理解和开发SDIO设备的驱动程序。

Linux下SDIO设备的实现