摘要：SD卡作為一種大容量、高性能的固體存儲設(shè)備廣泛應(yīng)用于各類嵌入式系統(tǒng),。目前基于嵌入式ReWorks系統(tǒng)的SD卡驅(qū)動研究還比較少,。為實現(xiàn)SD卡在ReWorks平臺上的數(shù)據(jù)存取，本文以S3C2440為處理器研究了基于SD總線模式的SD卡初始化過程和讀／寫過程,，并根據(jù)ReWorks系統(tǒng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和建立塊設(shè)備的工作流程，在ReWorks系統(tǒng)平臺上實現(xiàn)了的SD模式下的SD卡驅(qū)動程序,。該驅(qū)動程序的結(jié)構(gòu)及實現(xiàn)細節(jié)時ReWor-ks平臺的塊設(shè)備驅(qū)動開發(fā)以及其他系統(tǒng)平臺的SD卡驅(qū)動開發(fā)均有一定的借鑒意義,。
關(guān)鍵詞：驅(qū)動程序；ReWorks,；SD卡,；嵌入式系統(tǒng)

    SD卡(Secure Digital Memory Card)是由日本松下、東芝及美國SanDisk公司于1999年8月在MMC卡(Multi Media Card)基礎(chǔ)上共同研制而成的具有大容量,、高性能,、安全性好等特點的多功能存儲卡。由于SD卡通過9針的硬件接口與專門的驅(qū)動器接口相連接,，不需要外接電源維持記憶信息,，而且作為一體化固體介質(zhì)，沒有任何移動部件,，所以不用擔心機械移動帶來的損壞,。由于SD卡讀／寫速度快、移動靈活性好,、安全性強,，加之體積很小,，SD卡被廣泛使用于嵌入式便攜移動裝置上作為嵌入式系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，如：數(shù)碼相機,、PDA和多媒體播放器等,。SD卡用于ReWorks嵌入式系統(tǒng)，必須要開發(fā)相應(yīng)的驅(qū)動程序,。

1 SD卡操作流程
    SD卡具備SPI和SD兩種總線模式,，這兩種模式下的卡的初始化過程和讀／寫過程各有特點，具體驅(qū)動程序的實現(xiàn)細節(jié)不同,。SD卡有SD和SPI兩種通信模式,，前者可獲得比后者更高的通信速率。在SD模式下的總線協(xié)議類似于問答方式,，先由主機向卡發(fā)送CMD指令接著被尋址的卡做出響應(yīng),，根據(jù)接收的主機指令的不同，響應(yīng)幀內(nèi)容和長度也不同,，具體有4種R1,，R2，R3和R6,，其中R1,，R3，R6總長為48位,，R2總長為136位,，響應(yīng)幀格式如圖1所示。幀傳輸總是以高位開始,，低位結(jié)束,。本文采用SD總線模式對SD卡進行操作。

1．1 SD卡初始化過程
    在對SD卡進行讀／寫操作前必須對卡進行初始化,，在卡的初始化過程中所有的主機與卡的通信都只走命令接口,。在識別模式下主機對卡進行軟復位，由卡發(fā)布RCA(Relative Card Address)地址,，主機對其確認,，此后主機用RCA地址對相應(yīng)的卡進行操作。上電復位或者發(fā)送CMD0可使SD卡進入空閑模式(IdleState),，總線激活后,，在SD模式下應(yīng)該用CMD55(APP_CMD)命令(其中RCA=0x0000)對卡進行操作，以使卡將下一指令解釋為應(yīng)用指令即ACMD,，再用ACMD41(SD_SEND_OP_COND)對卡進行操作,，卡對該指令的響應(yīng)將記錄在操作條件寄存器中，同時不兼容韻卡將進入非活動狀態(tài)(Inactive State),，此后主機發(fā)出CMD2(ALL_SEND_CID)指令,，獲取卡的識別編碼,，獲取識別碼后，主機將發(fā)出CMD3(SEND_RE-LATIVE_ADDR)指令獲取RCA地址,。以上為SD卡初始化的基本流程,，此后主機將用RCA地址對卡進行讀／寫操作，SD卡在SD模式下的初始化的詳細狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖2所示,。
1．2 SD卡讀／寫過程
    卡的讀／寫過程是主機通過CMD物理接口向卡發(fā)出相關(guān)指令,，對卡進行讀或者寫操作，讀和寫操作都有單塊和多塊的區(qū)別,，根據(jù)SD卡協(xié)議規(guī)范,，在進行讀／寫操作之前，先發(fā)送CMD16(SET_BLOCKLEN)命令來設(shè)置塊大小,。實現(xiàn)單塊讀和寫操作分別用CMD17(READ_SINGLE_BLOCK)和CMD24(WRITE_BLOCK)命令,，實現(xiàn)多塊讀和寫操作分別用CMD18(READ_MULTIPLE_BLOCK)和CMD25(WRITE_MUL TIPLE_BLOCK)命令。主機和SD卡之間通過FIFO管道進行數(shù)據(jù)交換,，因此讀和寫函數(shù)模塊中且在數(shù)據(jù)交換之前,，必須要對FIFO進行復位，通過對S3C2440的SD卡接口模塊中的SDI-FSTA寄存器操作即可完成FIFO復位,。在對卡讀／寫的過程中必須要注意在進行多塊讀和寫操作完成后必須用CMD12(STOP_TRANSMISSION)指令結(jié)束讀／寫操作,，將卡轉(zhuǎn)入傳輸狀態(tài)(Transfer State)。

2 ReWorks平臺SD卡設(shè)備驅(qū)動程序的設(shè)計
    同其他操作系統(tǒng)一樣ReWorks抽象了對設(shè)備的處理,。所有的硬件設(shè)備都像常規(guī)文件一樣看待,，它們可以使用和操作文件相同的、標準的系統(tǒng)調(diào)用來打開,、關(guān)閉和讀／寫,。系統(tǒng)中的每一個設(shè)備都用一個設(shè)備文件代表。
    在創(chuàng)建具體的SD卡設(shè)備之前必須要在內(nèi)存區(qū)中開辟一塊空間,，實現(xiàn)形式為：dev_table=(SDCARD_DEV*)malloc(sizeof(SDCARD_DEV)*max_SD_devices)；SDCARD_DEV結(jié)構(gòu)體包含了block_device_operations結(jié)構(gòu)和SD卡相關(guān)屬性,，block_device_operations結(jié)構(gòu)體如下所示：
  
   
    該結(jié)構(gòu)體對于塊設(shè)備驅(qū)動程序來講非常重要,。因為用戶進程通過設(shè)備文件同硬件打交道，對設(shè)備文件的操作方式不外乎就是一些系統(tǒng)調(diào)用,，如讀／寫等,。ReWorks中就是用block_device_operations這個關(guān)鍵的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)將系統(tǒng)調(diào)用和驅(qū)動程序關(guān)聯(lián)起來的。
    在該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中每一個函數(shù)指針都對應(yīng)了一個系統(tǒng)調(diào)用,，用戶進程利用系統(tǒng)調(diào)用在對設(shè)備文件進行諸如read／write操作時,，系統(tǒng)調(diào)用通過設(shè)備文件的主設(shè)備號找到相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動程序，然后讀取這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相應(yīng)的函數(shù)指針,，接著把控制權(quán)交給該函數(shù),。該結(jié)構(gòu)體包含了塊設(shè)備操作所需的函數(shù)接口和必要的設(shè)備屬性,。
    空間開辟成功后，便向系統(tǒng)注冊設(shè)備,，實現(xiàn)形式為：register_block_driver(SD_MAJOR,，max_SD_devices，(block_ops*)dev_table,，sizeof(SDCARD_DEV),，”SDdriver”，&ret_major),；其實就是向系統(tǒng)設(shè)備表中寫入相關(guān)信息,，將上面開辟的SDCARD_DEV類型的內(nèi)存空間和所要創(chuàng)建的塊設(shè)備建立關(guān)聯(lián)，再對SDCARD_DEV類型的內(nèi)存空間進行必要的初始化,，為下面創(chuàng)建SD卡塊設(shè)備做好準備,。
    接下來便是創(chuàng)建SD卡設(shè)備。ReWorks系統(tǒng)采用mknod創(chuàng)建塊設(shè)備,，并使用主(major)和次(minor)設(shè)備編號來描述設(shè)備,。函數(shù)原型如下：
    int mknod(const char*pathname，mode_t mode,，dev_t dev),；
    其參數(shù)說明如表1所示。

    在實際開發(fā)中的實現(xiàn)形式為：mknod(dev_name,，S IFBLK|0777,，MKDEV(SD_MAJOR，ram_minor)),；
    至此,，SD卡塊設(shè)備的創(chuàng)建工作已經(jīng)基本完成。下面所要做的就是功能函數(shù)的編寫,，首先用block_device_operations*pSdDev,；聲明一個結(jié)構(gòu)體指針，再用實際對卡操作的函數(shù)名填充該結(jié)構(gòu)體如下：
    pSdDev->bd_blkRd=SD_blk_Read,；pSdDev->bd_blkWrt=SD_blk_Write,；pSdDev->bd_ioctl=SD_Ioctl；
    最后實現(xiàn)所有的對卡進行實際操作的功能函數(shù),，如下：

    至此,，ReWorks平臺上SD卡驅(qū)動程序的總體結(jié)構(gòu)基本完成。項目中實際使用的主機控制器是S3C2440,，在實際的開發(fā)中還需要按照前面描述的SD卡基于SD模式下的總線協(xié)議的操作流程,，對卡進行必要的初始化工作，主要是對S3C2440的SD卡接口寄存器按照一定的程序進行操作,，包括卡的波特率設(shè)置,、工作模式設(shè)置,、FIFO管道初始化、CMD命令控制寄存器的操作,、對卡的響應(yīng)信息的解析,、數(shù)據(jù)路徑編程和所有的過程所需的中斷控制寄存器的操作等工作。

3 結(jié)語
    經(jīng)測試,，在ReWorks嵌入式系統(tǒng)平臺上,，利用系統(tǒng)建立塊設(shè)備的工作流程和關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)創(chuàng)建的SD模式下的SD卡驅(qū)動程序，很好地完成了對SD卡讀／寫操作的BSP層支持,，數(shù)據(jù)讀寫安全可靠,，已成功應(yīng)用于某控制系統(tǒng)。