<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;"><h1 data-tool="mdnice编辑器" style="margin-top: 30px; margin-bottom: 15px; padding: 0px; font-weight: bold; color: black; font-size: 24px;"><span class="prefix" style="display: none;"></span><span class="content">综述</span><span class="suffix"></span></h1><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设备之间的所有通信都由Host控制。总线上的所有通信都是以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;">eMMC总线协议定义了5种操作工作模式，包括：引导模式（Boot mode），设备识别模式（Device identification mode），数据传输模式（Data transfer mode），中断模式（Interrupt mode），非活动模式（Inactive mode）。各个模式的描述如下：</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;">引导模式（Boot mode）：当eMMC设备在上电后或者eMMC设备接收到命令参数为0xF0F0F0F0的CMD0命令或者eMMC设备检测到复位信号时，eMMC设备将处于引导模式（Boot mode）。在引导模式（Boot mode）下，eMMC设备会将boot data发送给Host，boot data的内容通常情况下是系统的引导程序。</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;">设备识别模式（Device identification mode）：在boot mode工作模式完成或者eMMC设备不支持boot mode工作模式时，eMMC设备将处于设备识别模式（Device identification mode）。在设备识别模式下，Host会对eMMC设备做一些初始化的工作，比如设置eMMC设备的工作电压，配置eMMC设备的寻址模式，给eMMC设备分配RCA地址等。eMMC设备将一直处于设备识别模式，直到eMMC设备收到SET_RELATIVE_ADDR（CMD3）命令。</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;">数据传输模式（Data transfer mode）：一旦eMMC设备的RCA地址被分配之后，eMMC设备就会进入数据传输模式（Data transfer mode），也就是说设备识别模式（Device identification mode）结束之后eMMC设备就直接进入数据传输模式（Data transfer mode）。当Host识别到eMMC总线上的eMMC设备之后，Host也将进入数据传输模式（data transfer mode）。</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;">中断模式（Interrupt mode）：Host和eMMC设备同时进入或者退出中断模式（Interrupt mode）。在中断模式下，不会有数据传输。在中断模式下，唯一允许的消息是来自Host或者eMMC设备的中断服务请求。</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;">非活动模式（Inactive mode）：当eMMC设备在操作电压范围或者访问的模式无效时，eMMC设备将进入非活动模式（Inactive mode）。Host使用GO_INACTIVE_STATE（CMD15）命令也可以让eMMC设备进入非活动模式（Inactive mode）。eMMC设备在上电后将进入到pre-idle状态。</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;">下图显示了总线模式，操作模式和设备状态之间的关系。每个eMMC设备状态都与一个总线模式和一个操作模式相关联的。</p><p style="text-align:center"><img src="/uploads/AilsonJack/2023.11.19/104527847558235.png" onclick="preview_image(&#39;/uploads/AilsonJack/2023.11.19/104527847558235.png&#39;)"/></p><h1 data-tool="mdnice编辑器" style="margin-top: 30px; margin-bottom: 15px; padding: 0px; font-weight: bold; color: black; font-size: 24px;"><span class="content">引导模式（Boot mode）</span><span class="suffix"></span></h1><p data-tool="mdnice编辑器" style="font-size: 16px; padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; margin: 0; line-height: 26px; color: black;">在引导模式下，Host可以从eMMC设备读取boot data，在Host发送CMD1之前，通过保持CMD线为低或者发送参数为0xFFFFFFFA的CMD0命令。boot data可以从boot area或者user area读取，这取决于寄存器的设置。</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;">引导模式包含3个状态，分别是pre-idle状态，pre-boot状态和boot状态。</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;">引导分区（Boot partition）</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设备存在两个引导分区。引导分区的最小容量为128KB。引导分区的容量计算如下：</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;">Maximum boot partition size = 128KB x BOOT_SIZE_MULT</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;">BOOT_SIZE_MULT是EXT_CSD寄存器的[226]字节的内容。</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;">引导分区和用户区域是分开的，如下图所示：</p><p id="_img_parent_tmp" style="text-align:center"><img src="/uploads/AilsonJack/2023.11.19/104527328654021.png" onclick="preview_image(&#39;/uploads/AilsonJack/2023.11.19/104527328654021.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;">Host可以通过SWITCH（CMD6）命令设置EXT_CSD寄存器的[179]字节（PARTITION_CONFIG域）来选择引导分区。eMMC设备可以被配置为从用户区域引导，通过设置EXT_CSD寄存器[179]字节的BOOT_PARTITION_ENABLE位域的值为111b。EXT_CSD寄存器[179]字节的内容如下：</p><p id="_img_parent_tmp" style="text-align:center"><img src="/uploads/AilsonJack/2023.11.19/104528517457361.png" onclick="preview_image(&#39;/uploads/AilsonJack/2023.11.19/104528517457361.png&#39;)"/></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="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;">引导总线宽度和数据访问配置</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;">Host可以通过配置EXT_CSD寄存器的[177]字节（BOOT_BUS_CONDITIONS域）来设置引导模式下的速率模式和总线宽度。BOOT_BUS_CONDITIONS域的内容如下：</p><p id="_img_parent_tmp" style="text-align:center"><img src="/uploads/AilsonJack/2023.11.19/104528886131484.png" onclick="preview_image(&#39;/uploads/AilsonJack/2023.11.19/104528886131484.png&#39;)"/></p><figure data-tool="mdnice编辑器" style="margin: 0; margin-top: 10px; margin-bottom: 10px; display: flex; flex-direction: column; justify-content: center; align-items: center;"><figcaption style="margin-top: 5px; text-align: center; color: #888; font-size: 14px;"><img src="/uploads/AilsonJack/2023.11.19/104529196885531.png" onclick="preview_image(&#39;/uploads/AilsonJack/2023.11.19/104529196885531.png&#39;)"/></figcaption></figure><p data-tool="mdnice编辑器" style="font-size: 16px; padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; margin: 0; line-height: 26px; color: black;">在引导模式下，Host通过对BOOT_BUS_CONDITIONS域的配置，可以设置3种速率模式。在引导模式下，eMMC总线支持的速率模式如下：</p><section class="table-container" data-tool="mdnice编辑器" style="overflow-x: auto;"><table><thead><tr style="border: 0; border-top: 1px solid #ccc; background-color: white;" class="firstRow"><th style="font-size: 16px; border: 1px solid #ccc; padding: 5px 10px; text-align: left; font-weight: bold; background-color: #f0f0f0; min-width: 85px;">Mode Name</th><th style="font-size: 16px; border: 1px solid #ccc; padding: 5px 10px; text-align: left; font-weight: bold; background-color: #f0f0f0; min-width: 85px;">Data Rate</th><th style="font-size: 16px; border: 1px solid #ccc; padding: 5px 10px; text-align: left; font-weight: bold; background-color: #f0f0f0; min-width: 85px;">Bus Width</th><th style="font-size: 16px; border: 1px solid #ccc; padding: 5px 10px; text-align: left; font-weight: bold; background-color: #f0f0f0; min-width: 85px;">Frequency</th><th style="font-size: 16px; border: 1px solid #ccc; padding: 5px 10px; text-align: left; font-weight: bold; background-color: #f0f0f0; min-width: 85px;">Max Data Transfer<br/>(implies x8 bus width)</th></tr></thead><tbody style="border: 0;"><tr style="border: 0; border-top: 1px solid #ccc; background-color: white;"><td style="font-size: 16px; border: 1px solid #ccc; padding: 5px 10px; text-align: left; min-width: 85px;">Backwards<br/>Compatibility with<br/>legacy MMC card</td><td style="font-size: 16px; border: 1px solid #ccc; padding: 5px 10px; text-align: left; min-width: 85px;">Single</td><td style="font-size: 16px; border: 1px solid #ccc; padding: 5px 10px; text-align: left; min-width: 85px;">1, 4, 8</td><td style="font-size: 16px; border: 1px solid #ccc; padding: 5px 10px; text-align: left; min-width: 85px;">0-26 MHz</td><td style="font-size: 16px; border: 1px solid #ccc; padding: 5px 10px; text-align: left; min-width: 85px;">26 MB/s</td></tr><tr style="border: 0; border-top: 1px solid #ccc; background-color: #F8F8F8;"><td style="font-size: 16px; border: 1px solid #ccc; padding: 5px 10px; text-align: left; min-width: 85px;">High Speed SDR</td><td style="font-size: 16px; border: 1px solid #ccc; padding: 5px 10px; text-align: left; min-width: 85px;">Single</td><td style="font-size: 16px; border: 1px solid #ccc; padding: 5px 10px; text-align: left; min-width: 85px;">1, 4, 8</td><td style="font-size: 16px; border: 1px solid #ccc; padding: 5px 10px; text-align: left; min-width: 85px;">0-52 MHz</td><td style="font-size: 16px; border: 1px solid #ccc; padding: 5px 10px; text-align: left; min-width: 85px;">52 MB/s</td></tr><tr style="border: 0; border-top: 1px solid #ccc; background-color: white;"><td style="font-size: 16px; border: 1px solid #ccc; padding: 5px 10px; text-align: left; min-width: 85px;">High Speed DDR</td><td style="font-size: 16px; border: 1px solid #ccc; padding: 5px 10px; text-align: left; min-width: 85px;">Dual</td><td style="font-size: 16px; border: 1px solid #ccc; padding: 5px 10px; text-align: left; min-width: 85px;">4, 8</td><td style="font-size: 16px; border: 1px solid #ccc; padding: 5px 10px; text-align: left; min-width: 85px;">0-52 MHz</td><td style="font-size: 16px; border: 1px solid #ccc; padding: 5px 10px; text-align: left; min-width: 85px;">104 MB/s</td></tr></tbody></table></section><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;">HS200 and HS400 is not supported during BOOT operation.</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;">在引导模式下，Host可以通过对BOOT_BUS_CONDITIONS域的RESET_BOOT_BUS_CONDITIONS位域配置，来选择在退出引导模式后，是复位还是保留当前总线的配置。如果RESET_BOOT_BUS_CONDITIONS的值为0，表示退出引导模式后会复位总线的设置，退出引导模式后总线会被复位为兼容模式（单速率，1bit总线宽度）。如果RESET_BOOT_BUS_CONDITIONS的值为1，表示退出引导模式后会保留引导模式的总线配置。</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;">Host通过配置EXT_CSD寄存器的[177]字节（BOOT_BUS_CONDITIONS域）来设置引导模式的总线配置，Host通过配置EXT_CSD寄存器的[185]字节（HS_TIMING域）和EXT_CSD寄存器的[183]字节（BUS_WIDTH域）来设置其他模式的总线配置。</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;">EXT_CSD寄存器的[177]字节（BOOT_BUS_CONDITIONS域）是非易失性的，掉电之后配置不会丢失。</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;">EXT_CSD寄存器的[185]字节（HS_TIMING域）和EXT_CSD寄存器的[183]字节（BUS_WIDTH域）是易失性的，掉电之后配置会丢失。</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;">引导操作（Boot operation）</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;">在引导模式下，Host有两种方式可以让eMMC设备进入boot state，这两种方式分别定义为Original Boot和Alternative Boot，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;"><p style="font-size: 16px; padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; margin: 0; line-height: 26px; color: black;">Original Boot：拉低CMD信号并保持至少74个时钟周期。</p></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;"><p style="font-size: 16px; padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; margin: 0; line-height: 26px; color: black;">Alternative Boot：拉高CMD信号并保持至少74个时钟周期后，发送参数为0xFFFFFFFA的CMD0命令。</p></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可以通过SWITCH（CMD6）命令设置EXT_CSD寄存器的[179]字节（PARTITION_CONFIG域）的BOOT_ACK位段来选择是否eMMC设备发送boot acknowledge给Host。eMMC设备发送boot acknowledge以便于Host能够识别到eMMC设备处于引导模式。</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;">EXT_CSD寄存器[179]字节的内容如下：</p><p id="_img_parent_tmp" style="text-align:center"><img src="/uploads/AilsonJack/2023.11.19/104528517457361.png" onclick="preview_image(&#39;/uploads/AilsonJack/2023.11.19/104528517457361.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;">对于Original Boot，如果EXT_CSD寄存器[179]字节的BOOT_ACK设置为1，eMMC设备要在Host触发eMMC设备进入引导模式的50ms内，在DAT[0]数据线上发送&quot;010&quot;格式的boot acknowledge给Host。Original Boot的时序图如下所示：</p><p id="_img_parent_tmp" style="text-align:center"><img src="/uploads/AilsonJack/2023.11.19/104529271865070.png" onclick="preview_image(&#39;/uploads/AilsonJack/2023.11.19/104529271865070.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;">在引导模式下，拉低CMD信号并保持至少74个时钟周期，eMMC设备会进入boot state。在Host将CMD信号线变为高电平并准备发送下一个命令之前，至少需要56个时钟（8 clocks + 48 clocks）周期间隔。</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Alternative Boot，如果EXT_CSD寄存器[179]字节的BOOT_ACK设置为1，eMMC设备要在接收到参数为0xFFFFFFFA的CMD0命令的50ms内，在DAT[0]数据线上发送&quot;010&quot;格式的boot acknowledge给Host。Alternative Boot的时序图如下所示：</p><p id="_img_parent_tmp" style="text-align:center"><img src="/uploads/AilsonJack/2023.11.19/104529062359409.png" onclick="preview_image(&#39;/uploads/AilsonJack/2023.11.19/104529062359409.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;">对于Original Boot或者Alternative Boot，在eMMC设备发送boot acknowledge给Host之后，eMMC设备就会发送boot data给Host。</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;">引导模式下的状态图如下图所示：</p><p id="_img_parent_tmp" style="text-align:center"><img src="/uploads/AilsonJack/2023.11.19/104531299512812.png" onclick="preview_image(&#39;/uploads/AilsonJack/2023.11.19/104531299512812.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;">从引导模式下的状态图可知：</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;">1、在eMMC设备传输boot data给Host的过程中，Host可以打断数据的传输，提前结束boot state，具体方法如下：</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;"><p style="font-size: 16px; padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; margin: 0; line-height: 26px; color: black;">Original Boot：boot data传输过程中，Host拉高CMD信号；</p></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;"><p style="font-size: 16px; padding-top: 8px; padding-bottom: 8px; margin: 0; line-height: 26px; color: black;">Alternative Boot：boot data传输过程中，Host发送参数为0x00000000的CMD0命令；</p></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;">2、在eMMC设备上电之后，会进入pre-idle状态：</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;">当EXT_CSD寄存器的[179]字节（PARTITION_CONFIG域）的BOOT_PARTITION_ENABLE位段的值为0，表示eMMC设备不使能引导功能，此时eMMC设备会直接从引导模式的pre-idle状态进入到设备识别模式的idle状态。</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;">当EXT_CSD寄存器的[179]字节（PARTITION_CONFIG域）的BOOT_PARTITION_ENABLE位段的值选择了引导分区，表示eMMC设备使能引导功能，eMMC设备会从引导模式的pre-idle状态进入到引导模式的pre-boot状态。</section></li></ul></section>