【正点原子Linux连载】第四十五章 SATA硬盘驱动实验摘自【正点原子】ATK-DLRK3568嵌入式Linux驱动开发指南

1）实验平台：正点原子ATK-DLRK3568开发板
2）平台购买地址：https://detail.tmall.com/item.htm?id=731866264428
3）全套实验源码+手册+视频下载地址： http://www.openedv.com/docs/boards/xiaoxitongban

第四十五章 SATA硬盘驱动实验

SATA（Serial Advanced Technology Attachment）存储接口是一种用于连接计算机硬盘、光驱和其他存储设备的串行接口标准。瑞芯微的RK3568芯片支持SATA外设接口，可以用来连接SATA接口的硬盘，本章我们就来学习一下如何使用RK3568的SATA接口。

45.1 SATA HOST简介
Sata Host为物理存储设备提供Sata (Serial Advanced Technology Attachment)存储接口。Sata Host支持以下特性:
包含3个端口，每个端口最多可连接5个设备，使用PM交换
整机SATA 1.5Gb/s,SATA 3.0Gb/s,SATA 6.0Gb/s
eSATA
兼容Serial ATA 3.3规格
兼容AHCI Revision 1.3.1
支持OOB信令检测和生成
整机支持机械状态开关和冷态检测
活动LED支持
支持设备热插拔
输出端口，用于指示COMRESET后协商的速度，以进行电源优化
内存ECC (Memory Data Protection)和Error Correction(Error Correction)
内存数据保护诊断错误注入
整机SATA 1.5Gb/s、SATA 3.0Gb/s、SATA 6.0Gb/s速度可调
异步信号恢复，包括重试轮询
电源管理功能，包括自动从部分状态切换到休眠状态
BIST环回模式
硬件辅助的本地命令队列，最多支持32个条目
支持基于fiss交换的端口倍增器
在关机模式下禁用RX和TX数据时钟
任意扇区大小
用于配置的AXI接口只支持单个
用于从内存中获取数据的AXI接口
更多介绍请参考RK3568的参考手册。
RK3568最大支持3个SATA存储接口，在正点原子ATK-DLRK3568底板上已经引出一路SATA2。SATA0和SATA1没有使能，与其他引脚有复用关系。
45.2 硬件原理图
正点原子的ATK-DLRK3568开发板底板板载了SATA接口，及SATA电源接口，原理图如下所示：

在这里插入图片描述

图45.2.1 sata接口原理图
SATA接口的引脚属于专用引脚，不能复用能GPIO模式，上图中我们只需要配置SATA2_ACT_LED引脚。SATA 数据传输使用两对差分信号线：一对用于发送数据，另一对用于接收数据。这两对差分信号线通常被称为 “TX+” 和 “TX-” 以及 “RX+” 和 “RX-”。也就是图中的SATA2_TXP和SATA_RXN以及SATA2_RXP和SATA2_RXN。
ATK-DLRK3568底板接口如下图图45.2.2。

图45.2.2 底板sata接口硬件图
45.3 实验程序编写
45.3.1 修改设备树
前面说过SATA所用的引脚属于专用引脚，只需要启用对应的控制器，对应的引脚将被设置成对应的模式。如SATA2_TXP引脚，参考08、RK官方文档01、LinuxRK356XDatasheet Rockchip_RK3568_Datasheet_V1.1-20210305.pdf可知这个引脚可以复用为PCIE20_TXP/SATA2_TXP/QSGMII_TXP_M1模式。在设备树里我们启用SATA节点，查看rk3568-atk-evb1-ddr4-v10.dtsi，可以看到以下内容：
示例代码45.3.1.1 启用SATA2

1&sata2 {
2        status = "okay";
3        pinctrl-names = "default";
4        pinctrl-0 = <&sata2_pins>;
5};ATK-DLRK3568，引出的是SATA2接口，所以使能sata2节点。接着我们在rk3568-pinctrl.dtsi文件中添加中断IO配置信息，如下
示例代码45.3.1.2 IO pinmux配置信息
1    sata {
2            /omit-if-no-ref/
3            sata_pins: sata-pins {
4                    rockchip,pins =
5                            /* sata_cpdet */
6                            <0 RK_PA4 2 &pcfg_pull_none>,
7                            /* sata_cppod */
8                            <0 RK_PA6 1 &pcfg_pull_none>,
9                            /* sata_mpswitch */
10                           <0 RK_PA5 2 &pcfg_pull_none>;
11           };
12   };
13
14   sata0 {
15           /omit-if-no-ref/
16           sata0_pins: sata0-pins {
17                   rockchip,pins =
18                           /* sata0_actled */
19                           <4 RK_PC6 3 &pcfg_pull_none>;
20           };
21   };
22
23   sata1 {
24           /omit-if-no-ref/
25           sata1_pins: sata1-pins {
26                   rockchip,pins =
27                           /* sata1_actled */
28                           <4 RK_PC5 3 &pcfg_pull_none>;
29           };
30   };
31
32   sata2 {
33           /omit-if-no-ref/
34           sata2_pins: sata2-pins {
35                   rockchip,pins =
36                           /* sata2_actled */
37                           <4 RK_PC4 3 &pcfg_pull_none>;
38           };
39   };

第1~12行，设置SATA0/1/2控制器相关控制IO。SATA_CP_DET引脚作用是SATA热拔插设备的插拔检测输入。SATA_CP_POD引脚作用是SATA控制热拔插设备电源开关输出。SATA_MP_SWITCH作用是SATA热拔插设备的开关检测输入。可以看到这里虽然配置了，但是我们的sata2的pinctrl并没有使用它，这是瑞芯微配置好的。这些IO可以不使用，RK官方板子也是不使用这些引脚。检测SATA硬盘的接入将由系统完成，系统会使用内核设备添加/移除事件检测SATA硬盘插入/移除之后完成一系列的操作。
第32~39行，这里配置了SATA2的LED，SATA2接口有数据传输时LED闪烁控制输出。

45.3.2 运行测试
ATK-DLRK3568 linux默认就支持SATA接口硬盘。无需我们重新修改设备树。直接在出厂的Linux buildroot系统上测试SATA硬盘是否支持。
1、SATA硬盘连接示意图
若你有接MIPI屏幕，需要将屏幕卸下，接口位于屏幕下面。请将SATA接口硬盘用SATA电源接口线与SATA数据接口线接上。本次以一个日立500GB固态硬盘为例，连接方法如下图，注意，请自备SATA数据线与电源线。SATA接口可热插拨，但是为了保护你的硬盘，建议先断电再插上，然后再开机。
在这里插入图片描述

图45.3.2.1 开发板连接SATA硬盘
开机后使用df指令查看硬盘是否已经挂载了。
df
可以看到下图，SATA硬盘会挂载在/media/目录下。比如笔者这个SATA硬盘挂载的目录为/media/usdisk0。
在这里插入图片描述

图45.3.2.2 SATA硬盘挂载目录
2、将硬盘分区
使用fdisk指令查看硬盘的节点。
fdisk -l // “-l”是-L，不是数字“1”。
在这里插入图片描述

图45.3.2.3 识别到一个500GB的硬盘
从上图图45.3.2.3可知，SATA挂载的节点为/dev/sda，现在开始格式化这个硬盘。如果你的硬盘已经有至少两个分区，那么就会有sda1和sda2。sda与sda1是什么区别？sda是硬盘的节点，sda是硬盘的第一个分区。笔者这个硬盘有两个分区，若还有其他分区则有sda3、sda4等等，依次类推。
因为笔者的这个盘已经是“vfat”格式了，说明可以被Linux识别并挂载，已经挂载的硬盘需要卸载才能被格式化。
所以笔者要卸载上面挂载的硬盘，如果你的硬盘未被挂载就不需要卸载了。
卸载硬盘，执行下面的指令。
umount /dev/sda*
在这里插入图片描述

图45.3.2.4 卸载SATA硬盘
现在我们将这个sda进行分区，执行下面指令。
fdisk /dev/sda
在这里插入图片描述

图45.3.2.5 开始对SATA硬盘分区
然后可以输入‘m’来查看使用帮助。
在这里插入图片描述

图45.3.2.6 输入‘m’查看帮助
常用的选项如下：
-l：列出所有磁盘的分区表信息；
-n：创建新分区；
-d：删除分区；
-t：修改分区的类型；
-p：打印分区表；
-u：以扇区为单位而非柱面为单位来显示和操作分区表；
-m：使用 DOS 兼容的模式。
-w：保存修改
我们输入‘n’，创建一个新分区，然后输入‘p’回车，因为我们这个硬盘分区表格式为MBR格式，支持最大的主分区个数为4个，若输入e的意思是拓展分区可以，可以是无数个逻辑分区。默认起始扇区是63，本次将第一个分区设置大小为1GB。
在这里插入图片描述

图45.3.2.7 创建分区
现在我们来分第二个分区，也是分做主分区。如下图步骤。这一次我们将起始位置默认为“2097215”了。因为这个位置刚好是前一个分区的末端。最后一个扇区作为终止位置，也就是说硬盘最大容量减去1GB的大小作为第二个扇区。最后不要忘记输入‘w’来保存修改，否则无法生效。当然你继续分区，根据你自己的需要，主分区只能分4个，扩展分区可以无数多个，之后再保存修改就可以了。
在这里插入图片描述