T-Flash卡热插拔案例分析

来源：互联网发布：插画软件sai 编辑：程序博客网时间：2024/05/22 00:39

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作者联系方式：冰心明悦 <mingfucui at gmail dot com>

【摘要】

本文主要分析和讨论在智能手机中实现T-Flash卡热插拔的三种方法：单线热插拔、带检测信号线的四线热插拔和不带检测信号线的四线热插拔。其中单线热插拔，使用数据线3作为卡的检测口，数据线的传输宽度为1，此种方法简单、方便容易实现，但其速度受到限制。带检测信号线的四线热插拔方式，使用的是卡槽中的一个检测位来检测卡的存在与否，此种方法在实现热插拔的同时最大限度的提高了卡的读写速度，但其需要额外的机械装置和硬件支持。第三种方法，使用不带检测信号线的四线热插拔方法，综合考虑了第一种和第二种方法的优点，避免了其缺点，动态使用数据线3的卡检测功能和数据传输功能，使其综合性能达到最优。

一、问题的提出

现在的手机不仅仅满足其通话和短消息的功能，其娱乐性和可扩展性越来越多的受到人们的重视，例如：audio、video、gps和移动办公等等。在这种广大的需求面前同时对手机的性能提出了更高的要求，要求其处理速度要快，存储容量要大，安全性要好。对于存储容量的要求，最佳的方法就是使用外接的扩展卡，其中T-Flash卡是一种很好的选择，其成本较低，安全性好，同时可以通过读卡器和PC机交互，从而得到了很好的应用。但我们现有的智能手机，如***虽然支持T-Flash卡，但并不能满足其热插拔的要求，不方便用户使用。而其同类的产品，如moto系列、多普达系列等等都是支持T-Flash卡的热插拔功能，所以为了提高公司产品的竞争力，我们在今后的产品中必须添加T-Flash卡的热插拔功能。

二、解决思路

卡的插入和拔出是通过连接在检测位上GPIO的电平状态来通知系统的。系统根据其具体的状态来判别是插入还是拔出，然后通过设置标志位，调用系统脚本hotplug来实现卡的mount和umount操作，更新文件系统的状态，实现卡的热插拔操作。其处理流程如下图1所示：

1. 定义检测GPIO口，通过该位的状态来标识卡的插入或拔出操作。

2. 设置GPIO口开中断标志，设置上升沿和下降沿中断触发，其中上升沿触发表示插入操作，下降沿触发表示拔出操作。

3. 在系统中注册中断函数来具体响应中断过程。

4. 中断处理函数的实现，判断是否是有效中断和区别插入还是拔出，然后设置标志。其具体实现还要根据原来卡槽中的状态和当前卡槽中的状态来判定：（如下表所示）

原来

现在

无卡

有卡

无卡

拔出

有卡

插入

有卡

原来卡槽的状态通过记录标识符而产生，每次插入或者拔出时进行改变；现在是否有卡通过GPIO检测位的电平状态产生，然后通过原来状态和当前状态的组合，来判断是卡的插入还是拔出，或者无变化。

5. 调用hotplug系统脚本，来具体实现看的mount和umount操作，实现卡的插入和拔出操作。

三、实践情况

首先定义热插拔的处理模块，如下图2所示，其中注册中断函数是在设备初始化的时候进行注册；然后分别介绍三种在现有平台上实现T-Flash卡的热插拔操作的具体处理流程：

1. 单线热插拔模式：使用T-Flash卡的Data3引脚来检测卡的状态，此时Data3为通用GPIO口，用来产生中断，告知系统卡的状态，数据传输的宽度为1位。如图3所示

2. 带检测信号线的四线热插拔模式：即另外配置一个检测中断位，来代替方法1的Data3功能。这个中断位一般是安装在卡槽上的机械装置，同样系统要根据该位的状态来确定是否有卡的插入和拔出操作。此种情况的数据宽度可以为4位。如图4所示

3. 不带检测信号线的四线热插拔模式：即动态使用Data3的检测功能和数据传输功能。其基本思路是，当没有命令传输时将Data3设置为通用检测gpio口，此时在等待检测热插拔；当有命令传输时将data3关闭检测功能作为数据线，传输数据。此种方法的数据宽度为4位。如图5所

四、效果评价

试验证明分时使用Data3的检测功能和数据传输功能，既可以实现热插拔的检测又可以满足其速度的要求，使手机的功能和性能都得到了满足。

五、推广建议

以往T-Flash卡的热插拔操作，要么使用方法一，单线热插拔，但其速度受到影响；要么使用方法二，速度虽然得到了保证，但其多了一个结构件，增加了硬件成本。使用文中介绍的第三种方法，在不影响速度和不增加成本的情况下，最大程度的满足了功能和性能的要求。这不仅仅在智能手机平台中得到很好的使用，其他平台也有其借鉴意义。最大限度的在满足功能和性能的要求下，用软件代替硬件，节约成本。

参考资料

1． Intel® PXA27x Processor Family Developer’s Manual January 2006

2． SanDisk Secure Digital Card Product Manual Version 1.9 Document No. 80-13-00169

December 2003

3． SD Memory Card Specification Version 1.0 March 2000

4． Moto A1200 代码

—— 完 ——

附录：部分实现代码

下面以linux的代码为例介绍其具体实现：

公共部分

a．设置检测GPIO口

#define GPIO_HOTPLUG_DETECT ***

b．开中断

set_GPIO_IRQ_edge(GPIO_HOTPLUG_DETECT, GPIO_FALLING_EDGE | GPIO_RISING_EDGE);

c．注册中断函数

retval = request_irq(GPIO_2_80_TO_IRQ(GPIO_HOTPLUG_DETECT), mstone_detect_int,

SA_INTERRUPT | SA_SAMPLE_RANDOM,

"MMC card detect", (void *)1);

if (retval) {

printk(KERN_ERR "MMC/SD: can't request MMC card detect IRQ/n");

bvd_mmc_slot_cleanup();

return -1;

}

d．中断处理函数的实现

static int mstone_mmc_slot_is_empty(int slot)

{

/* Check MSCRD for MMC card detection ([1], 3.2.2.7) */

#ifdef HOTPLUG_MMC

GPDR(GPIO_HOTPLUG_DETECT) &= ~GPIO_bit(GPIO_HOTPLUG_DETECT);

GAFR(GPIO_HOTPLUG_DETECT) &= 0x3FFFFFFF;//~(3<<((111%16)<<1));

udelay(50);

/* set it in, gpio func */

printk( (GPLR3 & 0x8000)!=0? "Card inserted/n": "Card empty/n");

mmc_not_inserted = ((GPLR3 & 0x8000)!=0)?0:1;

#endif

return mmc_not_inserted;

}

static void mstone_detect_handler(unsigned long data)

{

int empty;

DEBUG(2, "card detect handler/n");

empty = mstone_mmc_slot_is_empty(0);

if (slot_state == MMC_CARD_INSERTED && empty) {

DEBUG(3, "no card in slot/n");

mstone_mmc_slot_down();

mmc_eject(0);

} else if (slot_state == MMC_CARD_REMOVED && !empty) {

DEBUG(3, "found the card in slot/n");

mstone_mmc_slot_up();

mmc_insert(0);

}

static void mstone_detect_int(int irq, void *dev, struct pt_regs *regs)

{

DEBUG(2, "card detect IRQ/n");

mod_timer(&mstone_detection, jiffies + HZ);

}

e．调用hotplug脚本

static void run_sbin_hotplug(struct mmc_dev *dev, int id, int insert)

{

int i;

char *argv[3], *envp[8];

char media[64], slotnum[16];

if (!hotplug_path[0])

return;

DEBUG(0,": hotplug_path=%s id=%d insert=%d/n", hotplug_path, id, insert);

i = 0;

argv[i++] = hotplug_path;

argv[i++] = "mmc";

argv[i] = 0;

/* minimal command environment */

i = 0;

envp[i++] = "HOME=/";

envp[i++] = "PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin";

/* other stuff we want to pass to /sbin/hotplug */

sprintf(slotnum, "SLOT=%d", id );

if ( dev->slot[id].media_driver && dev->slot[id].media_driver->name )

sprintf(media, "MEDIA=%s", dev->slot[id].media_driver->name );

else

sprintf(media, "MEDIA=unknown");

envp[i++] = slotnum;

envp[i++] = media;

if (insert)

envp[i++] = "ACTION=add";

else

envp[i++] = "ACTION=remove";

envp[i] = 0;

call_usermodehelper (argv [0], argv, envp);

}

各自的具体实现

a．方法一（单线热插拔）

（1）初始化数据线的宽度，设置为1位，仅仅初始化数据线0

set_GPIO_mode(92 | GPIO_ALT_FN_1_IN | GPIO_ALT_FN_1_OUT); //Data0

（2）同时要设置寄存器来确定是按照1位的数据宽度来传输数据的

mmc_simple_cmd(dev, SET_BUS_WIDTH, 0, RESPONSE_R1);

b．方法二（带检测信号线的四线热插拔）

（1）初始化4位数据线宽度

set_GPIO_mode(92 | GPIO_ALT_FN_1_IN | GPIO_ALT_FN_1_OUT); //Data0

set_GPIO_mode(109 | GPIO_ALT_FN_1_IN | GPIO_ALT_FN_1_OUT);//Data1

set_GPIO_mode(110 | GPIO_ALT_FN_1_IN | GPIO_ALT_FN_1_OUT);//Data2

set_GPIO_mode(111 | GPIO_ALT_FN_1_IN | GPIO_ALT_FN_1_OUT);//Data3

（2）设置寄存器来确定是按照4位的数据宽度来传输数据的

mmc_simple_cmd(dev, SET_BUS_WIDTH, 2, RESPONSE_R1);

c．方法三（不带检测信号线的四线热插拔）

（1）同方法二配置和初始化相同，唯一的不同在于检测位仍旧使用Data3

（2）动态配置Data3的检测功能和数据传输功能

a) 函数static int mmc_has_valid_request( struct mmc_dev *dev )中

表示开中断，启动热插拔功能，单线传输

if ( !request ) {

bit_width_flag = 0;

GPDR(111) &= ~GPIO_bit(111);

GAFR(111) &= 0x3FFFFFFF;//~(3<<((111%16)<<1));

GRER3 |= 0x8000;

GFER3 |= 0x8000;

return 0;

}

表示关闭中断检测，四线传输数据

bit_width_flag = 1;

GRER3 &= 0x1FF7FFF;

GFER3 &= 0x1FF7FFF;

set_GPIO_mode(111 | GPIO_ALT_FN_1_IN | GPIO_ALT_FN_1_OUT);//for 4-bits

b) 函数static void mstone_detect_int(int irq, void *dev, struct pt_regs *regs)

中的修改，表示关闭中断，打开四线传输功能。

bit_width_flag = 1;

GRER3 &= 0x1FF7FFF;

GFER3 &= 0x1FF7FFF;

c) 添加数据宽度的记录标志bit_width_flag，并在函数

static int bvd_mmc_exec_command(struct mmc_request *request)中添加命令

if (bit_width_flag)

cmdat |= MMC_CMDAT_SD_4DAT;