U-Boot · source analysis

MMC 초기화와 block device 연결

host controller 초기화에서 card 식별, 용량 설정, block descriptor 공개까지 내려갑니다.

표의 버전은 소스 분석 기준이며 최신 보안 버전 권고가 아닙니다. TF-A LTS 2.14.3 이후에는 보안 수정이 있습니다. 제품 적용 시 공식 변경 기록과 사용 플랫폼의 errata를 확인하세요.

Series
12 / 22
Baseline
v2026.07
Commit
ece349ade297
Source
drivers/mmc/mmc.c:3107-3195 (발췌 범위)

MMC 초기화와 block device 연결 단계에서 실제로 바뀌는 상태는 무엇인가?

host controller와 card protocol의 상태를 분리한다. 같은 timeout도 command 전송 실패인지 card busy인지에 따라 확인할 레지스터가 다르다.

card가 block layer에 공개될 때 RCA, capacity, block length와 bus mode가 모두 확정되어야 한다. 이 문장을 기준으로 코드를 위에서 아래로 읽으면, 함수 이름을 외우는 대신 어느 시점에 어떤 상태를 신뢰할 수 있는지 판단할 수 있다.

객체와 주소가 놓이는 구조

그림 1. MMC 초기화와 block device 연결에서 입력, 내부 상태, 출력의 경계
입력과 전제내부 상태외부로 공개되는 결과
01MMC host
02card state
03mmc object
04blk_desc

struct mmc / struct blk_desc를 중심에 놓고 왼쪽의 입력이 어떤 검사를 거쳐 오른쪽 결과로 공개되는지 표시했다. 실제 디버깅에서는 각 블록의 주소와 크기를 로그에 대입한다.

실행 흐름

그림 2. 정상 경로의 주요 호출과 상태 전달
udevice probe
mmc_init
card identification
set bus width/clock
block descriptor

화살표는 단순 호출 순서만 뜻하지 않는다. 각 단계가 성공을 반환할 때 다음 단계가 읽을 수 있는 상태가 무엇인지 함께 확인한다. 오류 반환이 발생하면 바로 다음 화살표로 진행하지 않고 해당 단계의 정리 경로를 따라간다.

단계별 입력과 출력

각 단계의 입력과 처리 후 바뀌는 상태를 정리한 표다. 사용 중인 소스 버전에서 다른 필드를 변경한다면 그에 맞춰 표도 수정한다.

#단계진입 시 신뢰할 상태성공 뒤 남아야 할 상태다음 소비자
01udevice probe부트 CPU의 동기 실행 문맥MMC hostmmc_init
02mmc_initudevice probe 완료 상태card statecard identification
03card identificationmmc_init 완료 상태mmc objectset bus width/clock
04set bus width/clockcard identification 완료 상태blk_descblock descriptor
05block descriptorset bus width/clock 완료 상태blk_desc이 단계의 처리 결과를 사용하는 코드

분석 범위의 전제와 비교해, 다음 단계에 잘못된 입력을 넘긴 부분부터 조사한다.

원본 코드

아래 코드는 U-Boot v2026.07의 drivers/mmc/mmc.c에서 3107-3195줄을 그대로 가져온 것이다. 설명을 위해 실제 코드를 가짜 의사 코드로 바꾸지 않았다.

commitece349ade2973e220f524ce59e59711cc919263fanchor · L3131int mmc_init(struct mmc *mmc)
3107
3108	if (!err)
3109		err = mmc_startup(mmc);
3110	if (err)
3111		mmc->has_init = 0;
3112	else
3113		mmc->has_init = 1;
3114	return err;
3115}
3116
3117static void mmc_cyclic_cd_poll(struct cyclic_info *c)
3118{
3119	struct mmc *m = container_of(c, struct mmc, cyclic);
3120
3121	if (!m->has_init)
3122		return;
3123
3124	if (mmc_getcd(m))
3125		return;
3126
3127	mmc_deinit(m);
3128	m->has_init = 0;
3129}
3130
3131int mmc_init(struct mmc *mmc)
3132{
3133	int err = 0;
3134	__maybe_unused ulong start;
3135#if CONFIG_IS_ENABLED(DM_MMC)
3136	struct mmc_uclass_priv *upriv = dev_get_uclass_priv(mmc->dev);
3137
3138	upriv->mmc = mmc;
3139#endif
3140	if (mmc->has_init)
3141		return 0;
3142
3143	start = get_timer(0);
3144
3145	if (!mmc->init_in_progress)
3146		err = mmc_start_init(mmc);
3147
3148	if (!err)
3149		err = mmc_complete_init(mmc);
3150	if (err) {
3151		pr_info("%s: %d, time %lu\n", __func__, err, get_timer(start));
3152		return err;
3153	}
3154
3155	if (CONFIG_IS_ENABLED(CYCLIC, (!mmc->cyclic.func), (NULL))) {
3156		/* Register cyclic function for card detect polling */
3157		cyclic_register(&mmc->cyclic, mmc_cyclic_cd_poll, 100 * 1000,
3158				mmc->cfg->name);
3159	}
3160
3161	return err;
3162}
3163
3164int mmc_deinit(struct mmc *mmc)
3165{
3166	u32 caps_filtered;
3167
3168	if (CONFIG_IS_ENABLED(CYCLIC, (mmc->cyclic.func), (NULL)))
3169		cyclic_unregister(&mmc->cyclic);
3170
3171	if (!CONFIG_IS_ENABLED(MMC_UHS_SUPPORT) &&
3172	    !CONFIG_IS_ENABLED(MMC_HS200_SUPPORT) &&
3173	    !CONFIG_IS_ENABLED(MMC_HS400_SUPPORT))
3174		return 0;
3175
3176	if (!mmc->has_init)
3177		return 0;
3178
3179	if (IS_SD(mmc)) {
3180		caps_filtered = mmc->card_caps &
3181			~(MMC_CAP(UHS_SDR12) | MMC_CAP(UHS_SDR25) |
3182			  MMC_CAP(UHS_SDR50) | MMC_CAP(UHS_DDR50) |
3183			  MMC_CAP(UHS_SDR104));
3184
3185		return sd_select_mode_and_width(mmc, caps_filtered);
3186	} else {
3187		caps_filtered = mmc->card_caps &
3188			~(MMC_CAP(MMC_HS_200) | MMC_CAP(MMC_HS_400) | MMC_CAP(MMC_HS_400_ES));
3189
3190		return mmc_select_mode_and_width(mmc, caps_filtered);
3191	}
3192}
3193
3194int mmc_set_dsr(struct mmc *mmc, u16 val)
3195{

발췌 범위와 읽기 기준

원문 3107-3195줄에는 앞뒤 문맥이 포함됩니다. 기준 구문 int mmc_init(struct mmc *mmc)은 L3131에 있습니다. 발췌 첫 줄을 함수 정의의 시작으로 해석하지 않습니다.

host controller와 card protocol의 상태를 분리한다. 같은 timeout도 command 전송 실패인지 card busy인지에 따라 확인할 레지스터가 다르다.

내부 동작을 더 깊게 읽기

01

진입 조건을 먼저 고정한다

udevice probe에서 들어온 실행은 부트 CPU의 동기 실행 문맥에 놓여 있다. 이때 interrupt, MMU/cache, stack, heap 중 무엇이 이미 준비되었는지 소스의 호출자까지 올라가 확인한다. 같은 함수라도 SPL, relocation 전후, app thread처럼 호출 문맥이 달라지면 허용되는 API와 지연 시간이 달라진다.

host controller와 card protocol의 상태를 분리한다. 같은 timeout도 command 전송 실패인지 card busy인지에 따라 확인할 레지스터가 다르다.

02

중심 객체의 생성과 공개를 나눈다

이 글의 중심 객체는 struct mmc / struct blk_desc다. 메모리를 확보한 시점, 필드를 채운 시점, 전역 list나 다른 subsystem에 공개한 시점을 구분한다. 공개 뒤 오류가 발생한다면 목록에서 제거하고 child, buffer, reference를 역순으로 정리하는지 확인한다.

빌드 산출물 관점에서는 최종 부트로더 이미지 안에 해당 symbol과 section이 실제로 포함되었는지도 map과 objdump로 검증한다.

03

주소, 크기와 정렬을 계산한다

부트 코드에서는 주소 계산 오류를 주의해야 한다. 원본과 목적지의 주소 범위, 헤더에 기록된 데이터 크기, 블록·페이지 단위를 표로 정리하고 각 구간의 끝 주소를 계산한다. 끝 주소가 start + size - 1처럼 마지막 바이트를 가리키는지, 구간 바로 다음 주소를 가리키는지는 API 규약에서 확인한다.

04

성공 flag와 실제 완료 시점을 맞춘다

mmc_init → card identification → set bus width/clock 구간에서는 부분 초기화 상태가 생길 수 있다. flag, list insertion, callback 등록, storage write 완료 중 무엇이 성공의 기준인지 찾는다. hardware write나 DMA가 포함되면 함수 반환과 장치 완료가 같은 시점인지도 확인한다.

다른 CPU, 인터럽트 처리기, USB 완료 콜백, 셸 명령에서도 이 상태를 읽는다면 메모리 접근 순서와 잠금 범위를 함께 확인한다.

05

제어권을 넘기기 전에 확인할 조건을 정리한다

정상 경로는 block descriptor에서 끝난다. 이 단계가 함수 반환인지, scheduler 전환인지, 다른 image로의 비복귀 분기인지 구분한다. 비복귀 handoff라면 cache clean/invalidate, interrupt disable, 장치 quiesce, argument register와 FDT 또는 image address가 최종 점검 항목이다.

호출한 함수로 돌아오는 경로라면 오류와 일부 처리만 완료된 상태를 구분하는지 확인한다. 이어서 다음 후보를 시도할지, 복구 절차를 실행할지 살펴본다.

구현을 읽을 때 놓치기 쉬운 부분

01

MMC device와 block descriptor는 역할이 다르다

struct mmc는 host/card protocol, clock, bus width, partition 상태를 관리하고 struct blk_desc는 공통 block read/write와 capacity를 노출한다. card init이 끝나기 전에 block layer가 capacity를 믿지 않도록 연결 시점을 확인한다.

removable card의 재초기화와 eMMC의 hardware partition 전환은 descriptor가 같은데 backing address space가 달라질 수 있다. 현재 hwpart와 LBA 범위를 모든 I/O 로그에 포함한다.

02

capacity와 erase 단위는 여러 register에서 만들어진다

CSD, EXT_CSD와 high-capacity 여부에 따라 block addressing과 총 sector 수가 결정된다. byte address와 LBA를 혼동하면 작은 offset에서는 동작하다 큰 주소에서 어긋난다.

erase group과 write block alignment는 filesystem block과 같지 않다. fastboot나 environment write가 부분 erase를 수행할 때 인접 data 보존 정책을 확인한다.

03

초기화 실패를 protocol phase로 분해한다

controller reset, voltage negotiation, card identification, RCA 선택, bus width/clock 전환, partition scan 중 어느 단계인지 command index와 response를 기록한다. 단순 mmc init failed 메시지는 원인 분리에 부족하다.

timeout 값을 늘려 통과시키기 전에 실제 clock frequency, data line 상태와 busy 시간을 측정한다.

객체와 수명

대상만들어지는 시점유효 범위확인할 조건
struct mmc / struct blk_descmmc_initblock descriptor 또는 오류 정리 완료까지진입 전제와 상태 계약
입력 buffer / metadataudevice probeparse와 검증이 끝날 때까지길이, 정렬, 소유권, 변조 가능성
등록된 list / descriptorcard identification하위 시스템을 종료하거나 다음 이미지에 제어권을 넘길 때까지중복 등록, 해제된 객체를 가리키는 포인터, 오류 후 자원 정리
hardware 또는 persistent state실제 write/probe가 완료된 뒤reset 또는 명시적 해제·갱신까지쓰기 완료, 시간 초과, 전원 차단, 이전 상태 복원
최종 부트로더 이미지link/image 생성 시점다음 stage가 새 image로 교체할 때까지적재 주소, 진입점, 섹션, 헤더의 일치 여부

실패 지점과 증상

#조건관찰되는 증상먼저 볼 단계
01OCR 협상 실패카드 미인식mmc_init
02전압 전환 실패고속 모드 진입 불가card identification
03capacity 계산 오류partition 범위 초과set bus width/clock

로그가 끊긴 함수뿐 아니라 그 함수에 주소, 크기, 플래그를 전달한 앞 단계도 조사한다. 오류 처리 후 등록된 객체나 하드웨어 설정이 그대로 남아 있는지도 확인한다.

소스 밖에서 확인할 증거

소스에서 파악한 동작을 실제 빌드 결과와 대상 보드의 로그로 확인한다. 아래 명령의 보드 이름과 툴체인 접두사는 사용 중인 빌드 환경에 맞게 바꾼다.

#목적명령 또는 계측판정 기준
01전처리 결과make <board>_defconfig && make V=1선택된 CONFIG와 실제 compile/link 명령을 보관한다.
02symbol과 section${CROSS_COMPILE}nm -n u-boot | grep 'int mmc_init'symbol 주소가 기대한 stage와 image에 들어갔는지 확인한다.
03어셈블리 대조${CROSS_COMPILE}objdump -drS u-bootC 한 줄이 실제 branch, relocation, memory access로 어떻게 바뀌었는지 본다.
04주소 배치bdinforelocaddr, malloc, FDT, stack과 DRAM bank 주소를 한 번에 기록한다.
05runtime 관찰dm tree; dm uclass; printenvdriver model과 환경이 이 단계에서 실제로 공개되었는지 확인한다.

직접 확인할 실험

  1. 01
    mmc info와 실제 EXT_CSD 비교

    mmc_init 진입 전후에 MMC host의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다.

  2. 02
    bus width/clock을 단계별로 제한해 오류 경계 확인

    card identification 진입 전후에 card state의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다.

  3. 03
    command/response trace로 첫 timeout 식별

    set bus width/clock 진입 전후에 mmc object의 주소·크기·반환값과 timestamp를 함께 남긴다.

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