harmony 鸿蒙SDIO

  • 2022-08-09
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SDIO

概述

功能简介

SDIO是安全数字输入输出接口（Secure Digital Input and Output）的缩写，是从SD内存卡接口的基础上演化出来的一种外设接口。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。

SDIO接口定义了操作SDIO的通用方法集合，包括：

  • 打开/关闭SDIO控制器

  • 独占/释放HOST

  • 使能/去使能设备

  • 申请/释放中断

  • 读写、获取/设置公共信息

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。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

SDIO总线有两端，其中一端是主机端（HOST），另一端是设备端（DEVICE）。所有的通信都是由HOST端发出命令开始的，在DEVICE端只要能解析HOST的命令，就可以同HOST进行通信了。SDIO的HOST可以连接多个DEVICE，如图2所示：

  • CLK信号：HOST给DEVICE的时钟信号。

  • VDD信号：电源信号。

  • VSS信号：Ground信号。

  • D0-3信号：4条数据线，其中，DAT1信号线复用为中断线，在1BIT模式下DAT0用来传输数据，在4BIT模式下DAT0-DAT3用来传输数据。

  • CMD信号：用于HOST发送命令和DEVICE回复响应。

图 2 SDIO的HOST-DEVICE连接示意图

SDIO的HOST-DEVICE连接示意图

约束与限制

SDIO模块API当前仅支持内核态调用。

使用指导

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。

接口说明

SDIO模块提供的主要接口如表1所示，具体API详见//drivers/hdf_core/framework/include/platform/sdio_if.h。

表 1 SDIO驱动API接口功能介绍

接口名 接口描述
DevHandle SdioOpen(int16_t mmcBusNum, struct SdioFunctionConfig *config) 打开指定总线号的SDIO控制器
void SdioClose(DevHandle handle) 关闭SDIO控制器
int32_t SdioReadBytes(DevHandle handle, uint8_t *data, uint32_t addr, uint32_t size) 从指定地址开始，增量读取指定长度的数据
int32_t SdioWriteBytes(DevHandle handle, uint8_t *data, uint32_t addr, uint32_t size) 从指定地址开始，增量写入指定长度的数据
int32_t SdioReadBytesFromFixedAddr(DevHandle handle, uint8_t *data, uint32_t addr, uint32_t size, uint32_t scatterLen) 从固定地址读取指定长度的数据
int32_t SdioWriteBytesToFixedAddr(DevHandle handle, uint8_t *data, uint32_t addr, uint32_t size, uint32_t scatterLen) 向固定地址写入指定长度的数据
int32_t SdioReadBytesFromFunc0(DevHandle handle, uint8_t *data, uint32_t addr, uint32_t size) 从SDIO function 0的指定地址空间读取指定长度的数据
int32_t SdioWriteBytesToFunc0(DevHandle handle, uint8_t *data, uint32_t addr, uint32_t size) 向SDIO function 0的指定地址空间写入指定长度的数据
int32_t SdioSetBlockSize(DevHandle handle, uint32_t blockSize) 设置块的大小
int32_t SdioGetCommonInfo(DevHandle handle, SdioCommonInfo *info, SdioCommonInfoType infoType) 获取公共信息
int32_t SdioSetCommonInfo(DevHandle handle, SdioCommonInfo *info, SdioCommonInfoType infoType) 设置公共信息
int32_t SdioFlushData(DevHandle handle) 刷新数据
void SdioClaimHost(DevHandle handle) 独占Host
void SdioReleaseHost(DevHandle handle) 释放Host
int32_t SdioEnableFunc(DevHandle handle) 使能SDIO功能设备
int32_t SdioDisableFunc(DevHandle handle) 去使能SDIO功能设备
int32_t SdioClaimIrq(DevHandle handle, SdioIrqHandler *irqHandler) 申请中断
int32_t SdioReleaseIrq(DevHandle handle) 释放中断

使用流程

使用SDIO的一般流程如图3所示。

图 3 SDIO使用流程图

SDIO使用流程图

打开SDIO控制器

在使用SDIO进行通信前，首先要调用SdioOpen获取SDIO控制器的设备句柄，该函数会返回指定总线号的SDIO控制器的设备句柄。

DevHandle SdioOpen(int16_t mmcBusNum, struct SdioFunctionConfig *config);

表 2 SdioOpen函数的参数和返回值描述

参数 参数描述
mmcBusNum int16_t类型，总线号
config 结构体指针，SDIO功能配置信息
返回值 返回值描述
NULL 获取SDIO控制器的设备句柄失败
设备句柄 SDIO控制器的设备句柄

打开SDIO控制器的示例如下：

DevHandle handle = NULL;
struct SdioFunctionConfig config;
config.funcNr = 1;
config.vendorId = 0x123;
config.deviceId = 0x456;
// 打开总线号为1的SDIO控制器
handle = SdioOpen(1, &config);
if (handle == NULL) {
    HDF_LOGE("SdioOpen: open sdio fail!\n");
	return NULL;
}

独占HOST

获取到SDIO控制器的设备句柄之后，需要先独占HOST才能进行SDIO后续的一系列操作，独占HOST函数如下所示：

void SdioClaimHost(DevHandle handle);

表 3 SdioClaimHost函数的参数描述

参数 参数描述
handle DevHandle类型，SDIO控制器的设备句柄

独占HOST示例如下：

SdioClaimHost(handle); // 独占HOST

使能SDIO设备

在访问寄存器之前，需要先使能SDIO设备，使能SDIO设备的函数如下所示：

int32_t SdioEnableFunc(DevHandle handle);

表 4 SdioEnableFunc函数的参数和返回值描述

参数 参数描述
handle DevHandle类型，SDIO控制器的设备句柄
返回值 返回值描述
HDF_SUCCESS SDIO使能成功
负数 SDIO使能失败

使能SDIO设备的示例如下：

int32_t ret;
// 使能SDIO设备
ret = SdioEnableFunc(handle);
if (ret != HDF_SUCCESS) {
    HDF_LOGE("SdioEnableFunc: sdio enable func fail, ret:%d\n", ret);
	return ret;
}

注册SDIO中断

在通信之前，还需要注册SDIO中断，注册SDIO中断函数如下所示：

int32_t SdioClaimIrq(DevHandle handle, SdioIrqHandler *handler);

表 5 SdioClaimIrq函数的参数和返回值描述

参数 参数描述
handle DevHandle类型，SDIO控制器的设备句柄
handler 函数指针，中断服务函数
返回值 返回值描述
HDF_SUCCESS 注册SDIO中断成功
负数 注册SDIO中断失败

注册SDIO中的示例如下：

// 中断服务函数需要根据各自平台的情况去实现
static void SdioIrqFunc(void *data)
{
    if (data == NULL) {
        HDF_LOGE("SdioIrqFunc: data is NULL.\n");
        return;
    }
    // 需要开发者自行添加具体实现
}

int32_t ret;
// 注册SDIO中断
ret = SdioClaimIrq(handle, SdioIrqFunc);
if (ret != HDF_SUCCESS) {
    HDF_LOGE("SdioClaimIrq: sdio claim irq fail, ret:%d\n", ret);
    return ret;
}

进行SDIO通信

  • 向SDIO设备增量写入指定长度的数据

    对应的接口函数如下所示：

    int32_t SdioWriteBytes(DevHandle handle, uint8_t *data, uint32_t addr, uint32_t size);

    表 6 SdioWriteBytes函数的参数和返回值描述

|参数|参数描述| |——–|——–| |handle|DevHandle类型，SDIO控制器的设备句柄| |data|uint8_t类型指针，待写入数据| |addr|uint32_t类型，待写入数据的起始地址| |size|uint32_t类型，待写入数据的长度| |返回值|返回值描述| |HDF_SUCCESS|SDIO写数据成功| |负数|SDIO写数据失败|

向SDIO设备增量写入指定长度的数据的示例如下：

```c
int32_t ret;
uint8_t wbuff[] = {1,2,3,4,5};
uint32_t addr = 0x100 + 0x09;
// 向SDIO设备起始地址0x109，增量写入5个字节的数据
ret = SdioWriteBytes(handle, wbuff, addr, sizeof(wbuff) / sizeof(wbuff[0]));
if (ret != HDF_SUCCESS) {
    HDF_LOGE("SdioWriteBytes: sdio write bytes fail, ret:%d\n", ret);
    return ret;
}
```

  • 从SDIO设备增量读取指定长度的数据

    对应的接口函数如下所示：

    int32_t SdioReadBytes(DevHandle handle, uint8_t *data, uint32_t addr, uint32_t size);

    表 7 SdioReadBytes函数的参数和返回值描述

|参数|参数描述| |——–|——–| |handle|DevHandle类型，SDIO控制器的设备句柄| |data|uint8_t类型指针，接收读取数据| |addr|uint32_t类型，待读取数据的起始地址| |size|uint32_t类型，待读取数据的长度| |返回值|返回值描述| |HDF_SUCCESS|SDIO读数据成功| |负数|SDIO读数据失败|

从SDIO设备增量读取指定长度的数据的示例如下：

```c
int32_t ret;
uint8_t rbuff[5] = {0};
uint32_t addr = 0x100 + 0x09;
// 从SDIO设备起始地址0x109，增量读取5个字节的数据
ret = SdioReadBytes(handle, rbuff, addr, 5);
if (ret != HDF_SUCCESS) {
    HDF_LOGE("SdioReadBytes: sdio read bytes fail, ret:%d\n", ret);
    return ret;
}
```

  • 向SDIO设备的固定地址写入指定长度的数据

    对应的接口函数如下所示：

    int32_t SdioWriteBytesToFixedAddr(DevHandle handle, uint8_t *data, uint32_t addr, uint32_t size, uint32_t scatterLen);

    表 8 SdioWriteBytesToFixedAddr函数的参数和返回值描述

|参数|参数描述| |——–|——–| |handle|DevHandle类型，SDIO控制器的设备句柄| |data|uint8_t类型指针，待写入数据| |addr|uint32_t类型，待写入数据的固定地址| |size|uint32_t类型，待写入数据的长度| |scatterLen|uint32_t类型，集散表的长度。如果该字段不为0，则data为集散表类型。| |返回值|返回值描述| |HDF_SUCCESS|SDIO写数据成功| |负数|SDIO写数据失败|

向SDIO设备的固定地址写入指定长度的数据的示例如下：

```c
int32_t ret;
uint8_t wbuff[] = {1, 2, 3, 4, 5};
uint32_t addr = 0x100 + 0x09;
// 向SDIO设备固定地址0x109写入5个字节的数据
ret = SdioWriteBytesToFixedAddr(handle, wbuff, addr, sizeof(wbuff) / sizeof(wbuff[0]), 0);
if (ret != HDF_SUCCESS) {
    HDF_LOGE("SdioWriteBytesToFixedAddr: sdio write bytes to fixed addr fail, ret:%d\n", ret);
    return ret;
}
```

  • 从SDIO设备的固定地址读取指定长度的数据

    对应的接口函数如下所示：

    int32_t SdioReadBytesFromFixedAddr(DevHandle handle, uint8_t *data, uint32_t addr, uint32_t size, uint32_t scatterLen);

    表 9 SdioReadBytesFromFixedAddr函数的参数和返回值描述

|参数|参数描述| |——–|——–| |handle|DevHandle类型，SDIO控制器的设备句柄| |data|uint8_t类型指针，接收读取数据| |addr|uint32_t类型，待读取数据的起始地址| |size|uint32_t类型，待读取数据的长度| |scatterLen|uint32_t类型，集散表的长度。如果该字段不为0，则data为集散表类型。| |返回值|返回值描述| |HDF_SUCCESS|SDIO读数据成功| |负数|SDIO读数据失败|

从SDIO设备的固定地址读取指定长度的数据的示例如下：

```c
int32_t ret;
uint8_t rbuff[5] = {0};
uint32_t addr = 0x100 + 0x09;
// 从SDIO设备固定地址0x109中读取5个字节的数据 
ret = SdioReadBytesFromFixedAddr(handle, rbuff, addr, 5, 0);
if (ret != HDF_SUCCESS) {
    HDF_LOGE("SdioReadBytesFromFixedAddr: sdio read bytes from fixed addr fail, ret:%d\n", ret);
    return ret;
}
```

  • 向SDIO function 0的指定地址空间写入指定长度的数据

    当前只支持写入一个字节的数据，对应的接口函数如下所示：

    int32_t SdioWriteBytesToFunc0(DevHandle handle, uint8_t *data, uint32_t addr, uint32_t size);

    表 10 SdioWriteBytesToFunc0函数的参数和返回值描述

|参数|参数描述| |——–|——–| |handle|DevHandle类型，SDIO控制器的设备句柄| |data|uint8_t类型指针，待写入数据| |addr|uint32_t类型，待写入数据的起始地址| |size|uint32_t类型，待写入数据的长度| |返回值|返回值描述| |HDF_SUCCESS|SDIO写数据成功| |负数|SDIO写数据失败|

向SDIO function 0的指定地址空间写入指定长度的数据的示例如下：

```c
int32_t ret;
uint8_t wbuff = 1;
// 向SDIO function 0地址0x2中写入1字节的数据
ret = SdioWriteBytesToFunc0(handle, &wbuff, 0x2, 1);
if (ret != HDF_SUCCESS) {
    HDF_LOGE("SdioWriteBytesToFunc0: sdio write bytes to func0 fail, ret:%d\n", ret);
    return ret;
}
```

  • 从SDIO function 0的指定地址空间读取指定长度的数据

    当前只支持读取一个字节的数据，对应的接口函数如下所示：

    int32_t SdioReadBytesFromFunc0(DevHandle handle, uint8_t *data, uint32_t addr, uint32_t size);

    表 11 SdioReadBytesFromFunc0函数的参数和返回值描述

|参数|参数描述| |——–|——–| |handle|DevHandle类型，SDIO控制器的设备句柄| |data|uint8_t类型指针，接收读取数据| |addr|uint32_t类型，待读取数据的起始地址| |size|uint32_t类型，待读取数据的长度| |返回值|返回值描述| |HDF_SUCCESS|SDIO读数据成功| |负数|SDIO读数据失败|

从SDIO function 0的指定地址空间读取指定长度的数据的示例如下：

```c
int32_t ret;
uint8_t rbuff;
/* 从SDIO function 0设备地址0x2中读取1字节的数据 */
ret = SdioReadBytesFromFunc0(handle, &rbuff, 0x2, 1);
if (ret != 0) {
    HDF_LOGE("SdioReadBytesFromFunc0: sdio read bytes from func0 fail, ret:%d\n", ret);
    return ret;
}
```

释放SDIO中断

通信完成之后，需要释放SDIO中断，函数如下所示：

int32_t SdioReleaseIrq(DevHandle handle);

表 12 SdioReleaseIrq函数的参数和返回值描述

参数 参数描述
handle DevHandle类型，SDIO控制器的设备句柄
返回值 返回值描述
HDF_SUCCESS 释放SDIO中断成功
负数 释放SDIO中断失败

释放SDIO中断的示例如下：

int32_t ret;
// 释放SDIO中断
ret = SdioReleaseIrq(handle);
if (ret != HDF_SUCCESS) {
    HDF_LOGE("SdioReleaseIrq: sdio release irq fail, ret:%d\n", ret);
    return ret;
}

去使能SDIO设备

通信完成之后，还需要去使能SDIO设备，函数如下所示：

int32_t SdioDisableFunc(DevHandle handle);

表 13 SdioDisableFunc函数的参数和返回值描述

参数 参数描述
handle DevHandle类型，SDIO控制器的设备句柄
返回值 返回值描述
HDF_SUCCESS 去使能SDIO设备成功
负数 去使能SDIO设备失败

去使能SDIO设备的示例如下：

int32_t ret;
// 去使能SDIO设备
ret = SdioDisableFunc(handle);
if (ret != HDF_SUCCESS) {
    HDF_LOGE("SdioDisableFunc: sdio disable func fail, ret:%d\n", ret);
    return ret;
}

释放HOST

通信完成之后，还需要释放去HOST，函数如下所示：

void SdioReleaseHost(DevHandle handle);

表 14 SdioReleaseHost函数的参数描述

参数 参数描述
handle DevHandle类型，SDIO控制器的设备句柄

释放HOST的示例如下：

SdioReleaseHost(handle); // 释放HOST

关闭SDIO控制器

SDIO通信完成之后，最后需要关闭SDIO控制器，函数如下所示：

void SdioClose(DevHandle handle);

该函数会释放掉申请的资源。

表 15 SdioClose函数的参数描述

参数 参数描述
handle DevHandle类型，SDIO控制器的设备句柄

关闭SDIO控制器的示例如下：

SdioClose(handle); // 关闭SDIO控制器

使用实例

本例拟对Hi3516DV300开发板上SDIO设备进行操作。

SDIO设备完整的使用示例如下所示，首先打开总线号为1的SDIO控制器，然后独占HOST、使能设备、注册中断，接着进行SDIO通信（读写等），通信完成之后，释放中断、去使能设备、释放HOST，最后关闭SDIO控制器。

#include "hdf_log.h"
#include "sdio_if.h"

#define TEST_FUNC_NUM 1              /* 本测试用例中，使用编号为1的I/O function */
#define TEST_FBR_BASE_ADDR 0x100     /* 编号为1的I/O function的FBR基地址 */
#define TEST_ADDR_OFFSET 9           /* 本测试用例中，需要读写的寄存器的地址偏移 */
#define TEST_DATA_LEN 3              /* 本测试用例中，读写数据的长度 */
#define TEST_BLOCKSIZE 2             /* 本测试用例中，数据块的大小，单位字节 */

/* 中断服务函数，需要根据各自平台的情况去实现 */
static void SdioIrqFunc(void *data)
{
    if (data == NULL) {
        HDF_LOGE("SdioIrqFunc: data is NULL.\n");
        return;
    }
    /* 需要开发者自行添加具体的实现 */
}

void SdioTestSample(void)
{
    int32_t ret;  
    DevHandle handle = NULL;
    uint8_t data[TEST_DATA_LEN] = {0};
    struct SdioFunctionConfig config = {1, 0x123, 0x456};
    uint8_t val;
    uint32_t addr;

    /* 打开总线号为1的SDIO设备 */
    handle = SdioOpen(1, &config);
    if (handle == NULL) {
        HDF_LOGE("SdioOpen: failed!\n");
        return;
    }
    /* 独占HOST */
    SdioClaimHost(handle);
    /* 使能SDIO设备 */
    ret = SdioEnableFunc(handle);
    if (ret != 0) {
        HDF_LOGE("SdioEnableFunc: failed, ret %d\n", ret);
        goto ENABLE_ERR;
    }
    /* 注册中断 */
    ret = SdioClaimIrq(handle, SdioIrqFunc);
    if (ret != 0) {
        HDF_LOGE("SdioClaimIrq: failed, ret %d\n", ret);
        goto CLAIM_IRQ_ERR;
    }
    /* 设置块大小为2字节 */
    ret = SdioSetBlockSize(handle, TEST_BLOCKSIZE);
    if (ret != 0) {
        HDF_LOGE("SdioSetBlockSize: failed, ret %d\n", ret);
        goto COMM_ERR;
    }
    /* 从SDIO设备增量地址读取3字节的数据 */
    addr = TEST_FBR_BASE_ADDR * TEST_FUNC_NUM + TEST_ADDR_OFFSET;
    ret = SdioReadBytes(handle, data, addr, TEST_DATA_LEN);
    if (ret != 0) {
        HDF_LOGE("SdioReadBytes: failed, ret %d\n", ret);
        goto COMM_ERR;
    }
    /* 向SDIO设备增量地址写入3字节的数据 */
    ret = SdioWriteBytes(handle, data, addr, TEST_DATA_LEN);
    if (ret != 0) {
        HDF_LOGE("SdioWriteBytes: failed, ret %d\n", ret);
        goto COMM_ERR;
    }
    /* 从SDIO设备读取1字节的数据 */
    ret = SdioReadBytes(handle, &val, addr, 1);
    if (ret != 0) {
        HDF_LOGE("SdioReadBytes: failed, ret %d\n", ret);
        goto COMM_ERR;
    }
    /* 向SDIO设备写入1字节的数据 */
    ret = SdioWriteBytes(handle, &val, addr, 1);
    if (ret != 0) {
        HDF_LOGE("SdioWriteBytes: failed, ret %d\n", ret);
        goto COMM_ERR;
    }
    /* 从SDIO设备固定地址读取3字节的数据 */
    ret = SdioReadBytesFromFixedAddr(handle, data, addr, TEST_DATA_LEN, 0);
    if (ret != 0) {
        HDF_LOGE("SdioReadBytesFromFixedAddr: failed, ret %d\n", ret);
        goto COMM_ERR;
    }
    /* 向SDIO设备固定地址写入1字节的数据 */
    ret = SdioWriteBytesToFixedAddr(handle, data, addr, 1, 0);
    if (ret != 0) {
        HDF_LOGE("SdioWriteBytesToFixedAddr: failed, ret %d\n", ret);
        goto COMM_ERR;
    }
    /* 从SDIO function 0读取1字节的数据 */
    addr = 0x02;
    ret = SdioReadBytesFromFunc0(handle, &val, addr, 1);
    if (ret != 0) {
        HDF_LOGE("SdioReadBytesFromFunc0: failed, ret %d\n", ret);
        goto COMM_ERR;
    }
    /* 向SDIO function 0写入1字节的数据 */
    ret = SdioWriteBytesToFunc0(handle, &val, addr, 1);
    if (ret != 0) {
        HDF_LOGE("SdioWriteBytesToFunc0: failed, ret %d\n", ret);
        goto COMM_ERR;
    }
COMM_ERR:
    /* 释放中断 */
    ret = SdioReleaseIrq(handle);
    if (ret != 0) {
        HDF_LOGE("SdioReleaseIrq: failed, ret %d\n", ret);
    }
CLAIM_IRQ_ERR:
    /* 去使能SDIO设备 */
    ret = SdioDisableFunc(handle);
    if (ret != 0) {
        HDF_LOGE("SdioDisableFunc: failed, ret %d\n", ret);
    }
ENABLE_ERR:
    /* 释放HOST */
    SdioReleaseHost(handle);
    /* 关闭SDIO设备 */
    SdioClose(handle); 
}

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