作为Linux操作系统中的关键组件，MMC子系统负责管理和支持MMC、SD（Secure Digital）以及SDIO（SD Input/Output）设备
本文将详细解析Linux中的MMC子系统，涵盖其结构、工作原理、驱动模型以及相关的命令和故障排查方法
一、MMC子系统概述 MMC子系统是Linux内核中的一个关键部分，负责处理与MMC、SD和SDIO设备的通信和管理
这些存储设备广泛用于智能手机、平板电脑、数码相机和嵌入式系统中，提供数据存储和扩展功能
MMC子系统通过统一的接口支持多种存储设备，管理设备的初始化、数据读写和错误处理等功能
对于SD和SDIO设备，除了基本的存储功能外，还可以用于其他功能，如无线网卡、蓝牙模块等
二、MMC子系统结构 MMC子系统主要由以下几个部分组成： 1.MMC驱动程序：负责与硬件进行通信
每个MMC设备的驱动程序会实现特定的硬件操作，如数据读写、卡初始化等
驱动程序通常会绑定到特定的MMC卡控制器（如SDHCI控制器）上
2.MMC控制器：与存储卡直接交互的硬件部件，通常是一个芯片或硬件模块，负责发起与卡之间的数据传输
控制器与卡之间的通信基于专门的协议标准，如MMC或SD协议
控制器通常通过总线接口（如SPI、SDIO）连接到系统中
3.MMC卡：用于存储数据的介质，可以是SD卡、eMMC卡、SDIO卡等
它们遵循相应的协议标准进行数据交互，并根据不同的标准（如SDHC、SDXC、eMMC）有不同的存储容量、速度和接口规范
4.块设备层（Block Layer）：MMC子系统使用内核的块设备层来处理存储设备的读写操作
块设备驱动负责将数据按块（通常是512字节或更大的块）读写到MMC卡中
5.文件系统：如ext4、FAT32、exFAT等，提供了在MMC卡上存储和管理数据的高级接口
三、MMC驱动模型 MMC驱动模型是基于实际的硬件连接进行抽象的，其抽象方式与IIC、SPI模型类似
以下是具体的抽象说明： 1.mmc_host：用于描述一个MMC控制器
2.mmc_card：用于描述MMC、SD、TF卡的信息
3.mmc_driver：用于与MMC、SD、TF等卡进行通信，而不需要驱动开发人员来开发卡驱动
Linux内核已经详细定义了存储卡的通信方式、通信命令，因此统一了mmc driver
在MMC子系统中，mmc_card的创建主要由mmc_host负责探测与创建
mmc_host根据卡的在位检测引脚，当检测到mmc_card的存在后，即创建mmc_card，同时注册至mmc bus上，并完成与mmc_driver的绑定操作
对于SDIO设备，其驱动模型与MMC类似，但结构体上的区别为其driver类型为sdio_driver，并增加了sdio_func结构体变量（该结构体包含了该SDIO设备相关的厂商ID、设备ID，同时包含了mmc_card）
四、MMC块设备 MMC子系统由多个子模块组成，其中最重要的模块是： 1.mmc_core：管理MMC设备的核心功能，包括卡的生命周期（插入、拔出）、卡的初始化、协议处理等
2.mmc_blk：处理MMC卡的块设备接口，负责将MMC存储设备作为标准块设备暴露给用户空间，使用户可以通过常见的文件系统接口访问它
3.mmc_blk驱动：MMC卡通过mmc_blk子系统注册为块设备，使得Linux能够对其进行常规的读写操作
通过/dev/mmcblk0等设备节点，用户可以直接对MMC卡进行文件读写操作
五、MMC设备操作 在Linux中，MMC设备的读写操作依赖于mmc_blk驱动和MMC协议的交互： 1.读操作：通过read()系统调用请求，底层会调用MMC驱动中的相关函数来发送读取命令到MMC卡，并从卡上获取数据
2.写操作：通过write()系统调用，底层会将数据块写入MMC卡
写操作可能涉及数据的缓存和刷写，具体实现取决于文件系统和内存管理策略
六、MMC设备节点 在Linux系统中，每个硬件设备都会有对应的设备节点，用来标识该设备的信息
MMC设备节点通常位于设备树中，其信息包括设备的类型、引脚配置、工作模式、传输速度等
操作系统会根据设备节点来识别和管理MMC设备
七、Linux下的MMC命令 Linux提供了一个mmc命令，用于管理、配置和操作MMC设备
以下是mmc命令的一些主要功能： 1.查看设备信息：通过mmc info命令可以查看设备的型号、序列号、容量等信息
2.分区管理：可以使用mmc part命令对MMC设备进行分区管理，包括创建、删除、修改分区表等
3.备份与恢复：使用mmc read和mmc write命令可以将MMC设备上的数据进行备份和恢复
4.格式化设备：通过mmc erase命令可以对MMC设备进行格式化操作，以便重新分区或者清除设备上的数据
5.读写数据：mmc命令提供了读写MMC设备上数据的功能，可以将数据从设备中读取到指定文件，也可以将指定文件写入设备
八、MMC故障排查 在Linux系统中进行MMC卡的故障排查，通常需要使用一些命令和工具来检查MMC卡的状态和问题： 1.dmesg：查看系统日志，检查是否有关于MMC卡的错误消息
2.lsblk：查看所有的块设备，确认MMC卡是否被正确识别
3.ls -l /dev/mmcblk：查看MMC卡的设备文件，确认设备文件是否存在
4.fsck：检查MMC卡的文件系统是否有损坏
5.hdparm -I：查看MMC卡的详细信息，确认是否有硬件问题
6.smartctl -a：检查MMC卡的SMART信息，确认是否有故障预警
7.badblocks -n：检查MMC卡是否有坏块
通过以上方法，可以初步了解MMC卡的故障情况，并采取相应的措施来解决问题
总结 Linux的MMC子系统为开发者提供了一种简便、高效的方式，通过MMC接口与存储设备进行通信，实现对多媒体卡的读写操作
了解MMC子系统的结构、工作原理和驱动模型，以及掌握相关的命令和故障排查方法，对于有效管理和操作MMC设备至关重要
无论是在嵌入式系统还是移动设备中，MMC都扮演着重要的角色，为用户提供高效、可靠的存储解决方案
