SD/MMC/eMMC 驱动

1. 概述

1.1 功能简介

SD/MMC（Secure Digital / MultiMediaCard）和 eMMC（embedded MultiMediaCard）是嵌入式系统中最常用的存储接口。RK3576 内置多个 SDMMC 控制器，支持 SD 3.0（UHS-I，104Mbps）、eMMC 5.1（HS400，400MB/s）标准，可用于系统启动、数据存储、SD 卡扩展等场景。

1.2 应用场景

• eMMC 存储：系统启动、根文件系统存储
• SD 卡扩展：数据存储、系统备份
• SDIO WiFi/蓝牙：通过 SDIO 接口连接无线模块
• TF 卡：便携式数据存储
• 启动介质：eMMC/SD 卡作为系统启动介质

1.3 工作原理

RK3576 的 SDMMC 控制器支持以下特性：

特性	说明
SD 3.0	UHS-I，最高 104Mbps
eMMC 5.1	HS400，最高 400MB/s
SDIO	支持 SDIO 3.0 接口
DMA	支持 ADMA2 DMA 传输
总线宽度	1/4/8 位总线宽度

详见 RK 官方文档：[《Rockchip_Developer_Guide_Linux_Software_CN.pdf》]

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2. 硬件准备

2.1 硬件清单

组件	型号/规格	数量	备注
主控板	C-3576BQ 核心板 + M4-R2 底板	1	核心板内置 eMMC
调试串口线	USB 转 TTL（3.3V）	1	波特率 1500000
Micro SD 卡	16GB+ Class 10	1	用于 SD 卡测试
SD 卡读卡器（可选）	USB 读卡器	1	用于卡烧录

2.2 引脚连接

eMMC 已焊接在核心板上，无需额外连接。SD 卡槽通常已集成在底板上。

eMMC 型号和规格详见核心板硬件规格书。SD 卡槽在底板原理图中有标注，具体接口位置以实际物料为准（待板上验证）。

2.3 硬件确认

# 查看 eMMC 设备
ls /dev/mmcblk*
# 输出示例：/dev/mmcblk0（eMMC）  /dev/mmcblk1（SD 卡）

# 查看存储设备信息
cat /sys/block/mmcblk0/device/name
cat /sys/block/mmcblk0/device/cid
cat /sys/block/mmcblk0/device/csd

# 查看分区
fdisk -l /dev/mmcblk0
lsblk

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3. 软件准备

3.1 内核配置

确认以下内核配置已启用：

CONFIG_MMC=y
CONFIG_MMC_BLOCK=y
CONFIG_MMC_SDHCI=y
CONFIG_MMC_SDHCI_PLTFM=y
CONFIG_MMC_DW=y
CONFIG_MMC_DW_ROCKCHIP=y
CONFIG_OF=y
CONFIG_OF_MMC=y

3.2 设备树

RK3576 的 SDMMC 控制器在设备树中定义（以下为 RK 平台通用结构示例）：

sdhci: sdhci@fe2e0000 {
    compatible = "rockchip,dwcmshc-sdhci", "snps,dwcmshc-sdhci";
    reg = <0x0 0xfe2e0000 0x0 0x10000>;
    interrupts = <GIC_SPI 126 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
    clocks = <&cru CLK_EMMC>, <&cru PCLK_EMMC>,
             <&cru CCLK_SRC_EMMC>, <&cru SCLK_SFC_EMMC>,
             <&cru HCLK_EMMC>;
    clock-names = "core", "axi", "block", "fio", "ahb";
    resets = <&cru SRST_EMMC>;
    reset-names = "emmc";
    status = "disabled";
};

sdmmc: dwmmc@fe2b0000 {
    compatible = "rockchip,rk3576-dw-mshc", "rockchip,rk3288-dw-mshc";
    reg = <0x0 0xfe2b0000 0x0 0x4000>;
    interrupts = <GIC_SPI 124 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
    clocks = <&cru HCLK_SDMMC>, <&cru CLK_SDMMC>,
             <&cru SCLK_SDMMC>;
    clock-names = "ciu", "biu", "ciu-div";
    fifo-depth = <0x100>;
    max-frequency = <150000000>;
    status = "disabled";
};

sdio0: dwmc@fe310000 {
    compatible = "rockchip,rk3576-dw-mshc";
    reg = <0x0 0xfe310000 0x0 0x4000>;
    interrupts = <GIC_SPI 127 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
    clocks = <&cru HCLK_SDIO0>, <&cru CLK_SDIO0>,
             <&cru SCLK_SDIO0>;
    clock-names = "ciu", "biu", "ciu-div";
    fifo-depth = <0x100>;
    max-frequency = <150000000>;
    status = "disabled";
};

以上寄存器基地址、中断号与时钟标识为 RK 平台通用结构示例，具体数值以实际发布的 RK3576 SDK 设备树为准（待板上确认）。

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4. 操作步骤

4.1 查看 eMMC 信息

# 查看 eMMC 型号和容量
cat /sys/block/mmcblk0/device/name
cat /sys/block/mmcblk0/device/cid

# 查看 eMMC 分区
fdisk -l /dev/mmcblk0

# 查看 eMMC 速度模式
cat /sys/block/mmcblk0/device/ppr_cap

4.2 SD 卡操作

# 查看 SD 卡信息
cat /sys/block/mmcblk1/device/name
cat /sys/block/mmcblk1/size  # 扇区数

# 格式化 SD 卡（ext4）
mkfs.ext4 /dev/mmcblk1p1

# 挂载 SD 卡
mkdir -p /mnt/sdcard
mount /dev/mmcblk1p1 /mnt/sdcard

# 卸载 SD 卡
umount /mnt/sdcard

# 安全移除 SD 卡
echo 0 > /sys/block/mmcblk1/device/power/runtime_autosuspend_delay

4.3 eMMC 分区管理

# 查看 eMMC 分区表
parted /dev/mmcblk0 print

# 使用 dd 烧录镜像到 eMMC
dd if=/path/to/image.img of=/dev/mmcblk0 bs=4M status=progress

# 使用 fastboot 烧录（通过 USB）
fastboot flash mmc0 image.img

4.4 通过 debugfs 查看存储信息

# 查看 eMMC 寄存器信息
cat /sys/kernel/debug/mmc0/ios
cat /sys/kernel/debug/mmc0/caps

# 查看 SD 卡状态
cat /sys/kernel/debug/mmc1/ios

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5. 代码详解

5.1 内核中 SDMMC 驱动的注册

// RK3576 eMMC 控制器驱动（简化）
// drivers/mmc/host/dw-mshc-rockchip.c

static struct platform_driver rockchip_dwcmshc_driver = {
    .probe  = rockchip_dwcmshc_probe,
    .remove = rockchip_dwcmshc_remove,
    .driver = {
        .name = "rockchip-dwcmshc",
        .of_match_table = rockchip_dwcmshc_match,
    },
};

static const struct of_device_id rockchip_dwcmshc_match[] = {
    { .compatible = "rockchip,dwcmshc-sdhci" },
    { /* sentinel */ }
};

5.2 用户空间存储操作的内核调用链

用户空间 mount /dev/mmcblk0p1 /mnt
  → vfs_mount()
    → ext4_fill_super()
      → mmc_blk_read_single()
        → mmc_read_single()
          → dw_mci_send_cmd()
            → 设置 SDMMC 寄存器，发起读操作

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6. 常见问题

6.1 eMMC 无法识别

现象： ls /dev/mmcblk* 无 eMMC 设备

解决方案：

# 检查 eMMC 控制器时钟
cat /sys/kernel/debug/clk/clk_emmc/clk_rate

# 检查设备树中 eMMC 节点状态
# 具体节点路径以实际 DTB 反编译结果为准
dtc -I dtb -O dts /sys/firmware/fdt | grep -A3 "sdhci@"

确认设备树中 eMMC 节点 status = "okay"，检查核心板与底板连接。

6.2 SD 卡读写速度慢

现象： SD 卡读写速度远低于标称值

解决方案：

# 检查 SD 卡速度模式
cat /sys/kernel/debug/mmc1/ios

# 使用 dd 测试读写速度
dd if=/dev/mmcblk1 of=/dev/null bs=1M count=100
dd if=/dev/zero of=/dev/mmcblk1 bs=1M count=100

确认 SD 卡支持 UHS-I 模式，检查总线宽度配置（1bit/4bit）。

6.3 eMMC 坏块

现象： eMMC 读写错误增多，系统不稳定

解决方案：

# 查看 eMMC 错误计数
cat /sys/block/mmcblk0/device/pre_eol_info
cat /sys/block/mmcblk0/device/life_time_est_typ_a

# 使用 badblocks 检测坏块
badblocks -v /dev/mmcblk0

eMMC 有内置坏块管理机制，但寿命耗尽时需要更换核心板。

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