<section id="nice" data-tool="mdnice编辑器" data-website="https://www.mdnice.com" style="font-size: 16px; color: black; padding: 0 10px; line-height: 1.6; word-spacing: 0px; letter-spacing: 0px; word-break: break-word; word-wrap: break-word; text-align: left; font-family: Optima-Regular, Optima, PingFangSC-light, PingFangTC-light, &#39;PingFang SC&#39;, Cambria, Cochin, Georgia, Times, &#39;Times New Roman&#39;, serif;"><h2 data-tool="mdnice编辑器" style="margin-top: 30px; margin-bottom: 15px; padding: 0px; font-weight: bold; color: black; border-bottom: 2px solid rgb(239, 112, 96); font-size: 1.3em;"><span class="prefix" style="display: none;"></span><span class="content" style="display: inline-block; font-weight: bold; background: rgb(239, 112, 96); color: #ffffff; padding: 3px 10px 1px; border-top-right-radius: 3px; border-top-left-radius: 3px; margin-right: 3px;">前言</span><span class="suffix"></span><span style="display: inline-block; vertical-align: bottom; border-bottom: 36px solid #efebe9; border-right: 20px solid transparent;"> </span></h2><p data-tool="mdnice编辑器" style="font-size: 16px; padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; margin: 0; line-height: 26px; color: black;">下面首先简单的介绍了MMC，SD和SDIO，对这些名词有个概念即可。</p><p data-tool="mdnice编辑器" style="font-size: 16px; padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; margin: 0; line-height: 26px; color: black;">从本文开始会重点讲讲eMMC相关的内容（<code style="font-size: 14px; word-wrap: break-word; padding: 2px 4px; border-radius: 4px; margin: 0 2px; background-color: rgba(27,31,35,.05); font-family: Operator Mono, Consolas, Monaco, Menlo, monospace; word-break: break-all; color: rgb(239, 112, 96);">Linux MMC子系统</code>系列文章介绍的eMMC协议为：<strong style="font-weight: bold; color: black;">eMMC 5.1协议</strong>），对eMMC相关的知识有了一定的了解之后，后续文章也会对Linux的MMC子系统做一个介绍，包括MMC子系统的初始化过程，MMC host驱动与host设备是如何匹配的，MMC host驱动的基本框架，MMC驱动和MMC卡设备是如何关联起来的，MMC子系统是如何实现块设备驱动的等等。</p><p data-tool="mdnice编辑器" style="font-size: 16px; padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; margin: 0; line-height: 26px; color: black;">对于MMC卡，SD卡或者SDIO接口的设备，<code style="font-size: 14px; word-wrap: break-word; padding: 2px 4px; border-radius: 4px; margin: 0 2px; background-color: rgba(27,31,35,.05); font-family: Operator Mono, Consolas, Monaco, Menlo, monospace; word-break: break-all; color: rgb(239, 112, 96);">Linux MMC子系统</code>同样适用。</p><p data-tool="mdnice编辑器" style="font-size: 16px; padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; margin: 0; line-height: 26px; color: black;">好了，废话不多说，下面开始本文的内容吧。</p><h2 data-tool="mdnice编辑器" style="margin-top: 30px; margin-bottom: 15px; padding: 0px; font-weight: bold; color: black; border-bottom: 2px solid rgb(239, 112, 96); font-size: 1.3em;"><span class="prefix" style="display: none;"></span><span class="content" style="display: inline-block; font-weight: bold; background: rgb(239, 112, 96); color: #ffffff; padding: 3px 10px 1px; border-top-right-radius: 3px; border-top-left-radius: 3px; margin-right: 3px;">MMC SD SDIO介绍</span><span class="suffix"></span><span style="display: inline-block; vertical-align: bottom; border-bottom: 36px solid #efebe9; border-right: 20px solid transparent;"> </span></h2><h3 data-tool="mdnice编辑器" style="margin-top: 30px; margin-bottom: 15px; padding: 0px; font-weight: bold; color: black; font-size: 20px;"><span class="prefix" style="display: none;"></span><span class="content">MMC</span><span class="suffix" style="display: none;"></span></h3><p data-tool="mdnice编辑器" style="font-size: 16px; padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; margin: 0; line-height: 26px; color: black;">多媒体卡（MMC）全称Multi Media Card，是由西门子公司和SanDisk公司于1997年推出的多媒体记忆卡标准。MMC卡尺寸为32mm x 24mm x 1.4mm，它将存储单元和控制器一同做到了卡上，这种携带方便、可靠性高、重量轻的数据载体一经推出，市场占有率不断上升，广泛应用于移动电话，数码相机，MP3等产品。</p><p data-tool="mdnice编辑器" style="font-size: 16px; padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; margin: 0; line-height: 26px; color: black;">MMC卡具有MMC和SPI两种工作模式，MMC模式是默认工作模式，具有MMC的全部特性。而SPI模式则是MMC协议的一个子集，主要用于低速系统。</p><h3 data-tool="mdnice编辑器" style="margin-top: 30px; margin-bottom: 15px; padding: 0px; font-weight: bold; color: black; font-size: 20px;"><span class="prefix" style="display: none;"></span><span class="content">SD</span><span class="suffix" style="display: none;"></span></h3><p data-tool="mdnice编辑器" style="font-size: 16px; padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; margin: 0; line-height: 26px; color: black;">SD卡（Secure Digital Memory Card）是一种基于半导体快闪存记忆器的新一代记忆存储设备。SD卡是由松下、东芝和SanDisk公司于1999年8月共同开发的新一代记忆卡标准，已完全兼容MMC标准。SD卡比MMC卡多了一个进行数据著作权保护的暗号认证功能。</p><p data-tool="mdnice编辑器" style="font-size: 16px; padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; margin: 0; line-height: 26px; color: black;">SD卡尺寸为32mm x 24mm x 2.1mm，长宽和MMC卡一样，只是比MMC卡厚了0.7mm，以容纳更大容量的存储单元。SD卡与MMC卡保持向上兼容，也就是说，MMC卡可以被新的设有SD卡插槽的设备存取，但是SD卡却不可以被设有MMC插槽的设备存取。</p><h3 data-tool="mdnice编辑器" style="margin-top: 30px; margin-bottom: 15px; padding: 0px; font-weight: bold; color: black; font-size: 20px;"><span class="prefix" style="display: none;"></span><span class="content">SDIO</span><span class="suffix" style="display: none;"></span></h3><p data-tool="mdnice编辑器" style="font-size: 16px; padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; margin: 0; line-height: 26px; color: black;">SDIO全称为Secure Digital Input and Output，中文名称为：安全数字输入输出接口。SDIO是在SD标准上定义的一种外设接口，它使用SD的I/O接口来连接外围设备，并通过SD上的I/O数据接口与这些外围设备传输数据。现在已经有很多手持设备支持SDIO接口，而且许多SDIO外设也被开发出来，目前常见的SDIO外设有：WIFI Card、GPS Card、 Bluetooth Card等等。</p><h2 data-tool="mdnice编辑器" style="margin-top: 30px; margin-bottom: 15px; padding: 0px; font-weight: bold; color: black; border-bottom: 2px solid rgb(239, 112, 96); font-size: 1.3em;"><span class="prefix" style="display: none;"></span><span class="content" style="display: inline-block; font-weight: bold; background: rgb(239, 112, 96); color: #ffffff; padding: 3px 10px 1px; border-top-right-radius: 3px; border-top-left-radius: 3px; margin-right: 3px;">eMMC介绍</span><span class="suffix"></span><span style="display: inline-block; vertical-align: bottom; border-bottom: 36px solid #efebe9; border-right: 20px solid transparent;"> </span></h2><p data-tool="mdnice编辑器" style="font-size: 16px; padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; margin: 0; line-height: 26px; color: black;">eMMC卡全称为Embedded Multi Media Card，是MMC协会所制定的内嵌式存储器标准规格。通俗点讲，eMMC就是一个类似于SD卡一样的存储芯片。eMMC主要应用于智能手机和平板电脑等产品。eMMC在封装中集成了一个控制器，提供标准接口来管理闪存，使得产品开发过程中不再需要考虑NAND&nbsp;Flash兼容性问题和管理问题，让产品开发人员能够专注于产品开发，缩短产品推向市场的时间。</p><h2 data-tool="mdnice编辑器" style="margin-top: 30px; margin-bottom: 15px; padding: 0px; font-weight: bold; color: black; border-bottom: 2px solid rgb(239, 112, 96); font-size: 1.3em;"><span class="prefix" style="display: none;"></span><span class="content" style="display: inline-block; font-weight: bold; background: rgb(239, 112, 96); color: #ffffff; padding: 3px 10px 1px; border-top-right-radius: 3px; border-top-left-radius: 3px; margin-right: 3px;">eMMC整体结构</span><span class="suffix"></span><span style="display: inline-block; vertical-align: bottom; border-bottom: 36px solid #efebe9; border-right: 20px solid transparent;"> </span></h2><p data-tool="mdnice编辑器" style="font-size: 16px; padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; margin: 0; line-height: 26px; color: black;">eMMC的整体结构如下图所示：</p><p id="_img_parent_tmp" style="text-align:center"><img src="/uploads/AilsonJack/2023.10.21/104819347271937.png" onclick="preview_image(&#39;/uploads/AilsonJack/2023.10.21/104819347271937.png&#39;)"/></p><p data-tool="mdnice编辑器" style="font-size: 16px; padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; margin: 0; line-height: 26px; color: black;">eMMC主要由设备控制器和存储阵列组成。设备控制器主要提供主机接口和存储管理功能。</p><h3 data-tool="mdnice编辑器" style="margin-top: 30px; margin-bottom: 15px; padding: 0px; font-weight: bold; color: black; font-size: 20px;"><span class="prefix" style="display: none;"></span><span class="content">eMMC主机接口</span><span class="suffix" style="display: none;"></span></h3><p data-tool="mdnice编辑器" style="font-size: 16px; padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; margin: 0; line-height: 26px; color: black;">HOST和eMMC之间的接口连接如下图所示：</p><p id="_img_parent_tmp" style="text-align:center"><img src="/uploads/AilsonJack/2023.10.21/110110977020602.png" onclick="preview_image(&#39;/uploads/AilsonJack/2023.10.21/110110977020602.png&#39;)"/></p><p data-tool="mdnice编辑器" style="font-size: 16px; padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; margin: 0; line-height: 26px; color: black;">eMMC与HOST之间的通信涉及的信号线描述如下：</p><ul data-tool="mdnice编辑器" style="list-style-type: disc;" class=" list-paddingleft-2"><li><section style="margin-top: 5px; margin-bottom: 5px; line-height: 26px; text-align: left; color: rgb(1,1,1); font-weight: 500;">CLK：时钟线上的每个时钟周期，意味着命令线上传输了1bit命令，或者数据线上完成了1bit或者2bit的数据传输。时钟频率的范围为：0~最大时钟频率。</section></li><li><section style="margin-top: 5px; margin-bottom: 5px; line-height: 26px; text-align: left; color: rgb(1,1,1); font-weight: 500;">CMD：该信号线主要用于传输HOST到eMMC的command和eMMC到HOST的response。</section></li><li><section style="margin-top: 5px; margin-bottom: 5px; line-height: 26px; text-align: left; color: rgb(1,1,1); font-weight: 500;">DAT0~DAT7：用于传输数据的8bit数据线。在上电或者复位以后，仅仅只有DAT0数据线可以用于数据传输。可以通过eMMC主机控制器来配置eMMC的数据总线位宽，eMMC支持的数据线宽度有：1bit（DAT0），4bit（DAT0~DAT3），8bit（DAT0~DAT7）。</section></li><li><section style="margin-top: 5px; margin-bottom: 5px; line-height: 26px; text-align: left; color: rgb(1,1,1); font-weight: 500;">Data Strobe：该信号是从eMMC设备输出给Host的时钟信号，频率和CLK信号相同，用于Host进行接收数据的同步。该信号只在HS400模式下使用，启用后可以提高数据传输的稳定性，省去总线tuning过程。</section></li></ul><p data-tool="mdnice编辑器" style="font-size: 16px; padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; margin: 0; line-height: 26px; color: black;">HOST和eMMC之间的通信都是以HOST发送一个Command给eMMC开始的，eMMC对于收到的不同Command会做出不同的response，当然了eMMC对于收到的部分Command可以不做response。</p><p data-tool="mdnice编辑器" style="font-size: 16px; padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; margin: 0; line-height: 26px; color: black;">聊了这么久的eMMC，到底eMMC长什么样，大多数的eMMC芯片一般是黑色的外观，来欣赏下某厂商的eMMC芯片外观图：</p><p id="_img_parent_tmp" style="text-align:center"><img src="/uploads/AilsonJack/2023.10.21/104818080701321.png" onclick="preview_image(&#39;/uploads/AilsonJack/2023.10.21/104818080701321.png&#39;)"/></p><p data-tool="mdnice编辑器" style="font-size: 16px; padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; margin: 0; line-height: 26px; color: black;">大多数的eMMC芯片一般采用BGA封装，下图是某厂商的BGA封装的eMMC芯片引脚图：</p><p id="_img_parent_tmp" style="text-align:center"><img src="/uploads/AilsonJack/2023.10.21/104819209496699.png" onclick="preview_image(&#39;/uploads/AilsonJack/2023.10.21/104819209496699.png&#39;)"/></p><p data-tool="mdnice编辑器" style="font-size: 16px; padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; margin: 0; line-height: 26px; color: black;">eMMC接口各个引脚的输入输出类型以及相关描述可以参考下图进行理解：</p><p id="_img_parent_tmp" style="text-align:center"><img src="/uploads/AilsonJack/2023.10.21/104820263770611.png" onclick="preview_image(&#39;/uploads/AilsonJack/2023.10.21/104820263770611.png&#39;)"/></p><h3 data-tool="mdnice编辑器" style="margin-top: 30px; margin-bottom: 15px; padding: 0px; font-weight: bold; color: black; font-size: 20px;"><span class="content">eMMC存储阵列</span><span class="suffix" style="display: none;"></span></h3><p data-tool="mdnice编辑器" style="font-size: 16px; padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; margin: 0; line-height: 26px; color: black;">eMMC的存储阵列是由非易失性的存储器组成，目前，绝大多数eMMC芯片内部的存储器都是由Nand Flash组成的。</p><p data-tool="mdnice编辑器" style="font-size: 16px; padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; margin: 0; line-height: 26px; color: black;">在智能手机或者其他嵌入式设备中，可以使用eMMC的存储阵列来存放操作系统，应用数据等信息。</p><h3 data-tool="mdnice编辑器" style="margin-top: 30px; margin-bottom: 15px; padding: 0px; font-weight: bold; color: black; font-size: 20px;"><span class="prefix" style="display: none;"></span><span class="content">eMMC存储管理</span><span class="suffix" style="display: none;"></span></h3><p data-tool="mdnice编辑器" style="font-size: 16px; padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; margin: 0; line-height: 26px; color: black;">eMMC芯片内部的设备控制器具有存储管理功能，主要用于对Nand Flash的管理，包括：擦写均衡，坏块管理，ECC校验等。相比于直接将NAND Flash连接到Host端，采用eMMC芯片屏蔽了NAND Flash的物理特性，可以减少Host端软件的复杂度，让Host端专注于上层业务，省去对NAND Flash进行特殊的处理。同时，eMMC通过使用Cache、Memory Array等技术，在读写性能上也比NAND Flash要好很多。</p><h2 data-tool="mdnice编辑器" style="margin-top: 30px; margin-bottom: 15px; padding: 0px; font-weight: bold; color: black; border-bottom: 2px solid rgb(239, 112, 96); font-size: 1.3em;"><span class="prefix" style="display: none;"></span><span class="content" style="display: inline-block; font-weight: bold; background: rgb(239, 112, 96); color: #ffffff; padding: 3px 10px 1px; border-top-right-radius: 3px; border-top-left-radius: 3px; margin-right: 3px;">eMMC寻址</span><span class="suffix"></span><span style="display: inline-block; vertical-align: bottom; border-bottom: 36px solid #efebe9; border-right: 20px solid transparent;"> </span></h2><p data-tool="mdnice编辑器" style="font-size: 16px; padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; margin: 0; line-height: 26px; color: black;">以前实现的eMMC协议（比如eMMC 4.1协议）采用的是32位域的字节寻址。这种寻址机制限制了eMMC的最大容量为2GB。</p><p data-tool="mdnice编辑器" style="font-size: 16px; padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; margin: 0; line-height: 26px; color: black;">为了支持更大容量的eMMC，后续的eMMC协议（比如eMMC 5.1协议）增加了sector寻址方式（1 sector=512B）。容量大于2GB的eMMC，都是采用sector寻址的方式。</p><p data-tool="mdnice编辑器" style="font-size: 16px; padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; margin: 0; line-height: 26px; color: black;">为了确定eMMC的寻址模式，主机可以读取eMMC的OCR寄存器，通过OCR寄存器的bit[30:29]可以知道eMMC的寻址模式。</p><h2 data-tool="mdnice编辑器" style="margin-top: 30px; margin-bottom: 15px; padding: 0px; font-weight: bold; color: black; border-bottom: 2px solid rgb(239, 112, 96); font-size: 1.3em;"><span class="prefix" style="display: none;"></span><span class="content" style="display: inline-block; font-weight: bold; background: rgb(239, 112, 96); color: #ffffff; padding: 3px 10px 1px; border-top-right-radius: 3px; border-top-left-radius: 3px; margin-right: 3px;">eMMC速率模式</span><span class="suffix"></span><span style="display: inline-block; vertical-align: bottom; border-bottom: 36px solid #efebe9; border-right: 20px solid transparent;"> </span></h2><p data-tool="mdnice编辑器" style="font-size: 16px; padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; margin: 0; line-height: 26px; color: black;">随着eMMC协议的不断更新，eMMC总线的速率越来越高。为了兼容旧版本的eMMC，所有eMMC在上电启动或者Reset后，都会先进入兼容速率模式（Backwards Compatibility with legacy MMC card）。在完成对eMMC的初始化后，Host可以通过特定的流程，让eMMC进入其他高速率模式，目前支持以下几种速率模式。</p><p id="_img_parent_tmp" style="text-align:center"><img src="/uploads/AilsonJack/2023.10.21/104820338690429.png" onclick="preview_image(&#39;/uploads/AilsonJack/2023.10.21/104820338690429.png&#39;)"/></p><blockquote class="multiquote-1" data-tool="mdnice编辑器" style="border: none; display: block; font-size: 0.9em; overflow: auto; overflow-scrolling: touch; border-left: 3px solid rgba(0, 0, 0, 0.4); color: #6a737d; padding-top: 10px; padding-bottom: 10px; padding-left: 20px; padding-right: 10px; margin-bottom: 20px; margin-top: 20px; border-left-color: rgb(239, 112, 96); background: #fff9f9;"><p style="font-size: 16px; padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; margin: 0px; color: black; line-height: 26px;">Extended CSD寄存器的HS_TIMING[185]，可以配置总线速率模式。</p><p style="font-size: 16px; padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; margin: 0px; color: black; line-height: 26px;">Extended CSD寄存器的BUS_WIDTH[183]，可以配置配置总线宽度和Data Strobe。</p></blockquote><p data-tool="mdnice编辑器" style="font-size: 16px; padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; margin: 0; line-height: 26px; color: black;">在一个时钟周期内，DAT0~DAT7信号线上传输1个比特时，就是SDR（Single Data Rate）模式。</p><p data-tool="mdnice编辑器" style="font-size: 16px; padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; margin: 0; line-height: 26px; color: black;">在一个时钟周期内，DAT0~DAT7信号线上传输2个比特时，就是DDR（Double Data Rate）模式。</p></section>