eMMC4.51官方标准协议-中文.pdf

嵌入式多媒体设备（e-MMC）电气标准 4.51 1 范围范围 本文档提供了一个对 eMMC 电气接口及其环境和处理的全面的定义。 它还提供了设计导则，并定义了降低设计开销的宏函数和算法的工具箱。 2 标准引用标准引用 下列标准文档包括本文引用的条款、本文的构成条款。对于这些出版物更新的引用、后续的增补、或再版，都是不适用的。但是，鼓励基于本标准的协议各方研究采用下述标准文档最新版本的可能性。对于未更新的引用，采用标准文档的最新版本。 3 术语和定义术语和定义 对于本出版物的用途，采用下列缩略语作为通用术语： 地址空间定义地址空间定义 映射的主机地址空间：映射的主机地址空间：eMMC 设备可通过来自主机软件的读命令访问的区域。 私有的厂商专有地址空间：私有的厂商专有地址空间：eMMC 设备不能通过来自主机软件的读命令访问的区域。它容纳厂商专有的内部管理数据。 此数据可在生产时下载或在设备工作时产生， 如存储器厂商固件和映射表。它不容纳任何主机发送至设备的数据。 未映射的主机地址空间：未映射的主机地址空间：eMMC 设备不能通过来自主机软件的读命令访问的区域。它不包括厂商专有地址空间。它可以容纳旧的主机数据或主机数据的副本。 块：块：一些字节，基本的数据传输单元 CID： 设备识别寄存器 CLK： 时钟信号 CMD：命令线或 eMMC 总线命令（如果是扩展的 CMDXX） CRC：循环冗余校验 CSD：设备专有数据寄存器 DAT：数据线 DISCARD：此命令使主机能够标记出不需要的区域。它不要求发自设备的动作。这是一个提高性能的命令。数据移除见 TRIM。 嵌入式多媒体设备（e-MMC）电气标准 4.51 DSR：驱动器段寄存器 D-VDD：高速缓存存储器的 + 电源电压 D-VSS：高速缓存存储器的 + 电源电压地 D-VDDQ：高速缓存存储器的 + 电源电压 D-VSSQ：高速缓存存储器的 + 电源电压地 eMMC：嵌入式多媒体设备（不支持高速缓存功能且仅支持单一 VDDi 引脚） e2MMC：支持高速缓存功能和 3 个VDDi引脚的eMMC设备。 ERASE：块擦除操作，不需要实际的物理 NAND 擦除操作 Flash：一种可多次编程非易失性存储器 Group：一些写块，组成擦除和写保护单元 HS200：在 1.8V 或 1.2V IO 的 200MHz 单倍数据率总线上高达 200MB/s 的高速接口时序 ISI： 码间干扰（指某种噪声类型） LOW, HIGH：定义电平分配的二进制接口状态 NSAC：定义数据访问时间的时钟频率依赖系数最坏的情况 Non-Persistent：存储设备上电后可能丢失内容的部分 MSB, LSB：最高位或最低位 OCR：工作条件寄存器 open-drain：一种逻辑接口工作模式。用一个外接电阻器或电流源将接口电平拉到 HIGH，内部电阻器将其推向 LOW。 payload：纯数据 push-pull： 一种逻辑接口工作模式， 用一个互补的晶体管对将接口电平推到 HIGH 或 LOW RCA：相对设备地址寄存器 Reset：参数为 0 x00000000 或 0 xF0F0F0F0 的 CMD0，硬件复位（或 CMD15） ROM：只读存储器 嵌入式多媒体设备（e-MMC）电气标准 4.51 RPMB：重发保护存储器块 SSO： 同步开关（指某种噪声类型） Secure Purge：在指定范围所有可选址单元以同一字符重写，然后将同一范围擦除的操作。取决于场合的一或多写块或写保护分组。 注： 安全清洗的定义是依赖于工艺的 （上述定义假定为 NAND flash） 。 详见 DoD 5220.22M和 NIST SP 800-88。 stuff bit：填入比特 0 以保证命令和应答的固定长度 TAAC：定义数据访问时间的时间依赖系数 three-state driver：一种有三个输出启动状态的驱动器段：HIGH、LOW 和高阻（表示接口对接口电平没有任何影响） token：代表一个命令的码字 TRIM：一个从写分组移除数据的命令。当 TRIM 被执行时，区域应读为 0。这是原始的数据移除命令（见提高性能的 Discard 命令）。 Tuning Process：一个通常由主机完成的找到数据输入信号优化采样点的过程。设备可提供专用于 HS200 模式的调谐数据块。 UI：单元间隔；1 比特的标称时间。例如，UI=5ns at 200MHz UTC：通用时间坐标 VDD：在单一电源（VCC=VCCQ）设备情况下代表公共电源，或当有关耗损电流时代表VCC 和 VCCQ 的总耗损电流。设备 VSS： 核设备的 + 电源电压 VCC： 核的 + 电源电压 VCCQ：I/O 的 + 电源电压 VSSQ： I/O 的 + 电源电压地 Write Protection, Permanent：写和擦除保护方案，一但使能，就不能恢复 Write Protection, Power-on：写和擦除保护方案，一但使能，只能在引起设备重启的掉电事件或使用复位引脚复位时恢复 Write protection, Temporary： 可以使能和恢复的写和擦除保护方案 嵌入式多媒体设备（e-MMC）电气标准 4.51 4 系统特性系统特性 eMMC 设备是一种受管理的存储器，它定义了一种对存储器阵列间接访问的机制。这种间接访问通常是由分立的控制器使能的。 简介存储器访问的优点是， 存储器设备可以执行几种后台存储器管理任务而不牵涉主机软件。这使得主机系统的 flash 管理层更简单。 eMMC 支持下列特性： ? 系统电压（VCC 和 VCCQ）范围（表 1） 表表 1 eMMC 电压模式电压模式 高电压高电压 eMMC 双电压双电压eMMC1通讯（VCCQ） 2.7 3.6 1.70 1.95, 2.7 3.6 存储器访问（VCC） 2.7 3.6 1.70 1.95, 2.7 3.6 注 1：参见表 159 双电压设备的所有有效组合的 eMMC 电压组合 ? 10 线总线（时钟，1-bit 命令和 8-bit 数据）和硬件复位 ? 0-200MHz 时钟频率 ? 3 种数据总线宽度模式：1-bit（缺省）、4-bit 和 8-bit ? 数据保护机制 ? 口令 ? 永久写保护 ? 上电写保护 ? 临时写保护 ? 不同类型的错误保护读和写模式： ? 单块 ? 多块 ? 数据移除命令： ? Erase ? Trim ? Sanitize 嵌入式多媒体设备（e-MMC）电气标准 4.51 ? 突然掉电时的数据保护方法突然掉电时的数据保护方法 ? 使用应用专有命令的优化方案能力使用应用专有命令的优化方案能力 ? 节电节电 Sleep 模式模式 ? 提高性能的增强的主机与设备通讯技术提高性能的增强的主机与设备通讯技术 ? 下电通知 ? 高优先级中断（HPI） ? 后台操作 ? 分区 ? 增强区 ? 实时时钟 ? 分区属性 ? 环境管理 ? 系统数据标签 ? 打包命令 ? 动态设备容量 ? 可选的易失性高速缓存 ? 封装壳温 ? 当采用定义的引导模式时，自动流出数据的引导区当采用定义的引导模式时，自动流出数据的引导区 ? 重发保护存储块的签名访问重发保护存储块的签名访问 ? 两种类型的大容量设备：小的两种类型的大容量设备：小的 512B 扇区设备和大的扇区设备和大的 4KB 扇区设备扇区设备 嵌入式多媒体设备（e-MMC）电气标准 4.51 5 eMMC 设备和系统设备和系统 5.1 eMMC 系统概况系统概况 eMMC 规范覆盖接口和设备控制器的行为。作为规范的一部分，主机控制器和存储器存储阵列的存在是不言而喻的，但这些部分的操作并未完全规定。 图图 1 eMMC 系统概况系统概况 5.2 存储器寻址存储器寻址 eMMC 规范的早期实现（至 v4.1 的版本）是采用 32-bit 域实现字节寻址的。这种寻址机制允许最大 2 GB 的 eMMC 容量。 为了支持更大的容量，寻址机制升级到支持扇区寻址（512B 扇区）。对所有容量大于2 GB 的设备应使用扇区地址。 要确定所用的寻址模式，主机应读取 OCR 寄存器的 bit 30:29。 5.3 eMMC 设备概况设备概况 eMMC 设备通过可配置的数据总线信号数传输数据。通讯信号有： ? CLK：此信号的每一周期控制命令线上的 1 bit 传输，以及所有数据线上 1 bit（1x）或 2 bit（2x）传输。频率可从 0 至最高时钟频率之间改变。 ? CMD：此信号是双向命令通道，用于设备初始化和命令传输。CMD 信号有两种工作模式：用于初始化模式开漏模式和快速命令传输推拉模式。命令从 eMMC 主机控制器发往设备，应答从设备发往主机。 ? DAT0-DAT7：这些是双向的数据通道。DAT 信号以推拉模式工作。一个时间内只嵌入式多媒体设备（e-MMC）电气标准 4.51 有设备或主机驱动这些信号。缺省的，在上电或复位后，只有 DAT0 用于数据传输。 可以通过 eMMC 主机控制器配置更宽的数据总线来进行数据传输， 采用 DAT0 - DAT3 或 DAT0 - DAT7。eMMC 设备在数据线 DAT1 - DAT7 上内含上拉。 在进入 4-bit 模式后，设备立即断开 DAT1、DAT2 和 DAT3 线的内部上拉。相应地，在进入 8-bit 模式后，设备立即断开 DAT1 DAT7 线的内部上拉。 eMMC 接口信号在表 2 中说明。 表表 2 eMMC 接口接口 名称名称 类型类型1 说明说明 CLK I 时钟 DAT02 I/O/PP 数据 DAT1 I/O/PP 数据 DAT2 I/O/PP 数据 DAT3 I/O/PP 数据 DAT4 I/O/PP 数据 DAT5 I/O/PP 数据 DAT6 I/O/PP 数据 DAT7 I/O/PP 数据 CMD I/O/PP/OD 命令/应答 RST_n I 硬件复位 VCC S 内核电源电压 VCCQ S I/O 电源电压 VSS S 内核电源电压地 VSSQ S I/O 电源电压地 注 1 I: 输入；O: 输出；PP: 推拉；OD: 开漏；NC: 未连接（或逻辑高）；S: 电源 每一设备都有一组信息寄存器（见第 7 章设备寄存器）。 表表 3 eMMC 寄存器寄存器 名称名称 宽度（字节）宽度（字节） 说明说明 实现实现CID 16 设备识别编号，用于识别的独特号码 必须RCA 2 相对设备地址，是设备系统地址，有主机在初始化时动态分配。 必须DSR 2 驱动端寄存器，配置设备输出驱动器。 可选CSD 16 设备专有数据，有关设备工作条件的信息 必须OCR 4 工作条件寄存器。由专用广播命令使用来识别设备的电压类型 必须EXT_CSD 512 扩展的设备专有数据。容纳有关容量和选定模式的信息。V4.0 标准引入。 必须嵌入式多媒体设备（e-MMC）电气标准 4.51 主机可通过以下方式使设备复位： ? 切断电源再接通。设备有自己的上电检测电路，上电后将设备置于定义的状态。 ? 设备信号 ? 发送专用命令 5.3.1 总线协议总线协议 上电复位后，主机必须通过专有的基于消息的 eMMC 总线协议初始化设备。每一个消息有下列 token 之一来代表： ? 命令：命令是启动一种操作的 token。命令从主机发往设备。命令在 CMD 线上串行传输。 ? 应答：应答是从设备发往主机作为对上一命令回答的 token。应答在 CMD 线上串行传输。 ? 数据：设备可以从设备传输到主机，也可以反之。数据通过数据线传输。数据传输所用的数据线数可以是 1（DAT0）、4（DAT0-DAT3）或 8（DAT0-DAT7）。 对于每一条数据线，数据可以在每时钟周期 1 bit 的速率（单倍数据率）或 2 bit 的速率（双倍数据率）下传输。 设备寻址是采用利用在初始化阶段分配的会话地址， 通过连接到设备的总线控制器实现的。设备依靠其 CID 编号识别。这种方法要求设备有一个唯一的 CID 编号。为了保证 CID的唯一性，CID 寄存器包含 MMCA/JEDEC 定义的 24 bit（MID 和 OID 域，见 7.2 节）。每一个厂商都需要申请一个唯一的 MID（和可选的 OID）编号。 eMMC 总线数据传输包括命令、应答和数据块结构 token。数据传输是总线操作。操作总是包含一个命令和一个应答 token。此外，某些操作有数据 token。 eMMC 命令是面向块的命令：这些命令发送一个接续了 CRC 位的数据块。无论读或写操作都允许单块或多块传输。多块传输是当在 CMD 线上后续停止命令时终止的，类似于连续读。 图图 2 多块读操作多块读操作 嵌入式多媒体设备（e-MMC）电气标准 4.51 块写操作采用简单的写操作期间数据线（DAT0）上的忙信号。（见图 3） 图图 3 （多）块写操作（多）块写操作 图图 4 无应答和无数据操作无应答和无数据操作 命令 token 编码方案如下： 传输位（1=主机命令） 起始位，总是 0 命令内容：命令和地址信息或参数 用 7-bit CRC 保护 结束位，总是 1 0 1 内容内容 CRC 1 总长度 = 48 比特 图图 5 命令命令 token 格式格式 每一个命令 Token 都由一个起始位（0）前导，以一个停止位（1）终止。总长度是48 比特。每一个 Token 都用 CRC 保护，因此可以检测到传输错误，可重复操作。 应答 Token 有 5 种编码方案，取决于其内容。Token 长度是 48 或 136 比特。详细的命令和应答定义在 6.10 节和 6.12 节提供。 嵌入式多媒体设备（e-MMC）电气标准 4.51 由于在连续数据传输中没有预定的结束点，因此在此情况下没有 CRC 保护。对于数据块的 CRC 保护算法是 16 比特 CCITT 多项式。 采用的所有 CRC 类型都在第 8.2 节中说明。 R1, R3, R4 和 R5： 传输位（0=设备应答） 起始位，总是 0 应答内容：镜像命令和状态信息（R1） OCR 寄存器（R3）或 RCA（R4 和 R5）用 7-bit CRC 保护 结束位，总是 1 0 0 内容内容 CRC 1 总长度 = 48 比特 R2: 0 0 内容内容 = CID 或或 CSD CRC 1 总长度 = 136 比特 图图 6 应答应答 token 格式格式 嵌入式多媒体设备（e-MMC）电气标准 4.51 图图 7 SDR 数据包格式数据包格式 嵌入式多媒体设备（e-MMC）电气标准 4.51 注意：数据字节是不穿插的，但 CRC 是穿插的。 起始和停止位仅在上升沿是有效的（x 为未定义） 。 图图 8 DDR 数据包格式数据包格式 嵌入式多媒体设备（e-MMC）电气标准 4.51 肯定的肯定的 CRC 状态状态 token（ “（ “010” ）” ）/ 引导确认引导确认 pattern： 否定的否定的 CRC 状态状态 token（ “（ “101” ） ：” ） ： 起始、停止、CRC 状态和引导确认仅上升沿有效（x 为未定义） 图图 9 DDR 的的 CRC 状态和引导确认状态和引导确认 pattern 5.4 总线速度模式总线速度模式 eMMC 定义了几种总线速度模式。表 4 汇总了各种模式。 表表 4 总线速度模式总线速度模式 模式名称 数据率 IO 电压 总线宽度 频率 最大数据传输 （x8 总线宽度）向后兼容老式MMC设备 单倍 3/1.8/1.2V1, 4, 8 0-26MHz26MB/s 高速 SDR 单倍 3/1.8/1.2V4, 8 0-52MHz52MB/s 高速 DDR Dual 3/1.8/1.2V4, 8 0-52MHz104MB/s HS200 Single 1.8/1.2V 4, 8 0-200MHz200MB/s 5.4.1 HS200 总线速度模式总线速度模式 HS200 提供了如下特性： 嵌入式多媒体设备（e-MMC）电气标准 4.51 ? SDR 数据采样方式 ? CLK 频率最高达到 200MHz，数据率最高达 200MB/s ? 支持 4 或 8-bits 总线宽度 ? 4 个可选驱动强度的单端信令 ? 1.8V 和 1.2V 信令电平 ? 读操作的调谐概念 5.4.2 HS200 系统框图系统框图 图 10 显示了典型的 HS200 主机和设备系统。主机有一个时钟发生器，向设备提供时钟。对于写操作，时钟和数据方向相同，写数据可与时钟同步传输，不关心线路延迟。对于读操作，时钟和数据方向相反，主机接收到的读数据是有往返延迟、输出延迟和主机与设备迟滞所造成的延迟的。对于读，主机需要有一个可调节的采样点来可靠地接收到来的数据。 图图 10 主机和设备框图主机和设备框图 5.4.3 可调节采样主机可调节采样主机 主机可能采用可调节采样来确定正确的采样点。 存储在设备中的预定义的调谐块可被主机用来作为找到优化数据采样点的帮助。主机可以采用 CMD12 调谐命令来读调谐块。 嵌入式多媒体设备（e-MMC）电气标准 4.51 6 eMMC 功能说明功能说明 6.1 eMMC 概述概述 主机和设备之间的所有通讯都由主机控制。主机发送命令，引起设备的应答。 命令流的概观，用于设备识别的显示在图 22 中，用于数据传输的显示在图 24 中。命令在命令列表中列出（表 41 至表 49）。当前状态、所接收到命令和后续状态的关系列出在表 51 中。在 eMMC 系统（主机和设备）定义了 5 种操作模式： ? 引导模式： 上电周期后，接受参数为 0 xF0F0F0F0 的 CMD0 或硬件复位信号有效，设备处于引导模式。 ? 设备识别模式 在引导模式结束或主机、设备不支持引导操作模式时，设备处于设备识别模式。设备将在此模式下，直至接收到 SET_RCA 命令（CMD3）。 ? 中断模式 主机与设备同时进入中断模式。 在中断模式下没有数据传输。 唯一允许的消息是来自主机或设备的中断服务请求。 ? 数据传输模式 一旦分配了 RCA，设备就进入数据传输模式。主机在识别总线上的设备后即进入数据传输模式。 ? 非活动模式 如果设备工作电压范围或访问模式无效， 则设备进入非活动模式。 设备也可以通过使用GO_INACTIVE_STATE 命令（CMD15）进入非活动模式。上电周期后，设备将复位到 Pre- idle 模式。 下表显示了总线模式、工作模式和设备状态的关系。eMMC 状态图（见图 22 和图 24）中的每一种状态都关联到一种总线模式和一种工作模式。 嵌入式多媒体设备（e-MMC）电气标准 4.51 表表 5 总线模式概况总线模式概况 设备状态设备状态 工作模式工作模式 总线模式总线模式 Inactive 状态 非活动模式 Pre-Idle 状态 Pre-Boot 状态 引导模式 Idle 状态 Ready 状态 Identification 状态 设备识别模式 Open-drain Stand-By 状态 Sleep 状态 Transfer 状态 Bus-Test 状态 Sending-Data 状态 Receiving-Data 状态 Disconnect 状态 数据传输模式 Boot 状态 引导模式 Push-pull Wait-IRQ 状态 中断模式 Open-drain 嵌入式多媒体设备（e-MMC）电气标准 4.51 6.2 分区管理分区管理 6.2.1 概述概述 存储设备的缺省区域由存储数据的用户数据区、2 个用于引导的可能的引导分区（见6.3.2 节）和以认证和重发保护模式管理的重发保护存储块（RPMB）分区（6.6.22 节）组成。存储器配置初始状态（在进行任何分区操作前）包含用户数据区、PRMB 分区和引导分区（大小和技术特性是存储器厂商定义的）组成。 图图 11 在时间在时间 0 情况下的情况下的 e-MMS 存储器组织存储器组织 嵌入式设备也向主机提供配置有独立地址空间从逻辑地址 0 x00000000 起始的附加的本地存储分区的可能，用于不同应用模型。因而，存储块区视图可分类如下： ? 2 个引导分区，大小是 128 KB 的倍数，e-MMC 可从其中执行引导。 ? 1 个通过信任机制访问的 RPMB 分区，大小定义为 128 KB 的倍数。 ? 4 个用于存储敏感数据或其他主机用途的 4 个通用分区，其大小是写保护分组的倍数。 每一个通用分区都可以用增强的技术属性（如更好的可靠性*）来实现，将其与缺省存储介质区分开来。如果设备支持增强的存储介质属性，引导和 RPMB 分区要求缺省采用增强存储介质来实现。 引导和 RPMB 分区的大小和属性由存储器厂商定义（只读） ，通用分区大小和属性可以由主机在设备生命周期中编程一次（一次性可编程） 。 此外， 主机有权配置用户数据区中的一段来实现为增强存储介质， 并指定其起始位置和以写保护分组计的大小。此增强用户数据区可在设备生命周期中仅编程一次（一次性可编程） 。 * 这里作为一种增强存储属性的例子来列举，且不应认为是增强存储介质技术的必要定义。增强存储介质的定义应当由各个系统厂商来定义，这超出了本规范的范围。 一个可能的最终配置如下： 嵌入式多媒体设备（e-MMC）电气标准 4.51 图图 12 分区和用户数据区配置的例子分区和用户数据区配置的例子 由主机进行的通用分区和增强用户数据区配置可影响先前存储的数据 （将被损毁） 和设备初始化时间。 特别地， 在配置之后的第一次上电周期之后的初始化时间会超过数据手册定义的最长初始化时间，因为内部控制器要执行主机规定配置的设置。 更一般地， 还有随后的初始化阶段会受到新配置的影响。 最大上电时序要求在设备技术文件中规定。 6.2.2 命令限制命令限制 可以向各个分区发出的命令的一些限制定义如如下： ? 引导分区 - 不允许命令类 6（写保护）和类 7（锁设备） 。 嵌入式多媒体设备（e-MMC）电气标准 4.51 ? RPMB 分区 - 只允许 CMD18、CMD23 和 CMD25。 ? 通用分区 - 允许命令类 0、2、4、5 和 6。 - 可为每一分区中的每一个写保护分组各自设置写保护。 因此主机可以在各个写保护分区内设置不同的写保护类型。 在增强用户数据区，用户数据区所允许的命令类中的所有命令均可发送。 6.2.3 扩展分区属性扩展分区属性 每一个通用分区都可以有不同的扩展分区属性。属性类型包括： ? 缺省 无扩展属性设置 ? 系统代码 很少更新且容纳重要系统文件的分区（例如容纳主机操作系统的可执行文件） ? 非持久性的 用于存放临时信息的分区（例如扩展主机虚拟内存空间的交换文件） 采用扩展属性，设备可优化混合存储介质特性，更适应各分区的用途。 一个分区不能为其既设置增强属性又设置扩展属性。 6.2.4 配置分区配置分区 扩展 CSD 寄存器中属性段的 PARTITIONING_SUPPORT 域中的 Bit 0 （PARTITION- ING_EN）表示存储设备是否支持分区功能。该域中 Bit 1（ENH_ATTRIBUTE_ EN）表示存储设备是否支持通用分区和增强用户数据区中的增强特性。 通用分区和增强用户数据区的属性可以通过主机在设备生命周期中仅有一次的设置扩展 CSD 寄存器中对应值来编程。特别地，主机可能发送 SWITCH 命令来设置包含下列参数的分区属性的 R/W 域： ? 通用分区 最多 4 个分区的大小和属性。设置 EXT_CSD 寄存器的模式段： - GP_SIZE_MULT_GP0 - GP_SIZE_MULT_GP3 设置大小 - PARTITIONS_ATTRIBUTE 设置增强属性 - EXT_PARTITIONS_ATTRIBUTE 用于扩展属性 ? 增强用户数据区 区段的起始地址和属性。设置 EXT_CSD 寄存器的模式段的域： - ENH_START_ADDR 设置起始地址 - ENH_SIZE_MULT 设置大小 - PARTITIONS_ATTRIBUTE 设置增强属性 嵌入式多媒体设备（e-MMC）电气标准 4.51 增强用户数据区的起始地址要求与写保护分组对齐。它是分组地址，对于最大 2GB 容量，以字节为单位，对于大于 2GB 的容量，以扇区为单位。设备将忽略小于分组大小的低位，将增强用户数据区起始地址与所属写保护分组地址（按字节或扇区）对齐。 通用分区和增强用户数据区的颗粒度是以大容量写保护分组大小（8.4 节）为单位的。当分区参数配置时，扩展 CSD 寄存器中的 ERASE_GROUP_ DEF 位要求设置为表示所用的大容量擦除分组大小和大容量写保护分组大小。 一旦设备被分区且配置固定，所有的命令类 5 和 6 命令将被看作是对于大容量擦除分组和大容量写保护分组的。 图图 13 通用分区和增强用户数据区参数设置流程图通用分区和增强用户数据区参数设置流程图 除前述的分区参数域以外，主机还要置位模式段中 PARTITIONING_SETTING_ COMPLETED 中的 Bit 0。通过这一方法，主机通知设备，设置进程已经成功完成。此位的嵌入式多媒体设备（e-MMC）电气标准 4.51 设置是为了保护分区过程防止意外掉电事件， 如果在只有部分分区过程被执行时发生了突然掉电，在下一次上电时设备可检测并使前一次未完成的分区进程无效（此比特未置位），给主机一个可以重新正确完成的机会。 要求主机发送 CMD13 来确认参数已正确设置。如果有不正确的分区参数，设备将引发SWITCH_ERROR。 设备仅在上电周期后， 根据扩展 CSD 中的分区参数， 来实际配置自身。在 PARTITIONING_SETTING_COMPLETED 置位之后但上电周期发生之前发出的任何有效命令都正常执行。 在此位置位之前， 此前任何为完成的分区进程都将在上电周期时被撤销。 在紧接分区配置的上电周期之后，最大 2GB 设备的 C-SIZE 值和大于 2GB 设备的SEC_COUNT 值将被更改，以表示配置后用户数据区的大小。用户数据区大小包括用户区内的增强用户数据区。因此，主机可能需要在上电后读取这些值来计算用户数据区的大小。 如果主机试图在配置过程之后的上电后利用 CMD6 改变通用分区和增强用户数据区属性，设备将在 CMD6 应答的状态寄存器中使 SWITCH_ERROR 位生效，而不进行任何内部操作。 分区配置参数存储在扩展 CSD 寄存器的一次性可编程区域。 主机可以通过 CMD8 来读取它们，即使 PARTITIONING_SETTING_COMPLETED 还没有置位，但分区的执行仅发生在后续的上电之后。 建议不要在读取这些参数后修改它们， 因为他们是在一次性编程区域。 要求主机按照图 13 的流程图来配置通用分区和增强用户数据分区的参数；否则将导致不确定的结果。 6.2.5 访问分区访问分区 每次主要要访问一个分区时，要执行下列流程： 1. 设置扩展 CSD 寄存器中 PARTITION_CONFIG 域的 PARTITION_ACCESS 位，以寻址一个分区。 2. 发送给该分区的命令。 3. 恢复对用户数据区的缺省访问，或重定向到对其他分区的访问。 所有的复位事件（CMD0 或硬件复位）都将恢复对用户数据区的缺省访问。 如果发生了意外掉电，访问将缺省恢复到对用户数据区。 当主机试图访问之前没有创建的分区时，设备置位状态寄存器中的 SWITCH_ERROR位，且不改变 PARTITION_ACCESS 位。 嵌入式多媒体设备（e-MMC）电气标准 4.51 6.3 引导工作模式引导工作模式 在引导工作模式下， 主机 （eMMC 主机） 可以通过保持 CMD 线低电平或在发送 CMD1之前发送有 0 xFFFFFFFA 参数的 CMD0，从从机（eMMC 设备）读取数据。数据可以从引导区或用户区读取，取决于寄存器设置。 6.3.1 设备复位至设备复位至 Pre-idle 状态状态 设备可以通过下列 4 个机制之一进入 Pre-idle 状态： ? 被主机上电后，设备（即使是处于 Inactive 状态）处于 eMMC 模式，并进入 Pre-idle状态 ? GO_PRE_IDLE_STATE 命令（参数为 0 xF0F0F0F0 的 CMD0）是软件复位命令，并将设备置入 Pre-idle 状态。 ? 硬件复位可被主机用于复位设备， 将设备送入 Pre-idle 状态并禁止在复位发生前设置为上电期间写保护的块取消上电期间写保护。 ? 当设备在 sleep 状态接收到 GO_PRE_IDLE_STATE 命令（参数为 0 xF0F0F0F0 的CMD0）或硬件复位信号生效，设备也进入 Pre-idle 状态。 图图 14 发生硬件复位引起的写保护状态转变发生硬件复位引起的写保护状态转变 GO_PREIDLE_STATE 命令或硬件复位发生后， 设备的输出总线驱动器处于高阻状态，且设备被以缺省相对地址（0 x0001）和 7.6 节显示的缺省驱动器阶段寄存器设置初始化。 当设备上电时，RST_n 信号也随着电源上升而上升。所以设备可在上电期间检测到RST_n 上升沿（如下所示(1）、(2）、(3）或（4）。设备必须处理这种情况，并在上电后正常工作。 嵌入式多媒体设备（e-MMC）电气标准 4.51 图图 15 上电期间的上电期间的 RST_n 信号信号 如果 RST_n 信号在 VCCQ 完全上电之前跌落， 则 VCCQ 上升沿被认为是 RST_n 信号下降沿。在此情况下，RST_n 信号的脉冲宽度应在 RST_n 信号上升沿与 VCCQ 上电时间之间测量。 在上电后的设备内部初始化例程中，设备可能无法检测 RST_n 信号，因为设备可能无法完成扩展 CSD 寄存器中的 RST_n_ENABLE 位向控制器的加载。然而设备由于上电已经开始内部初始化例程，它必然地包含 RST_n 信号引起的复位例程。设备可能不必再次做复位例程， 但它应在 1 秒内完成内部初始化例程。 在此情况下， 初始化延迟应为 1 毫秒、 RST_n建立后的 74 个时钟周期或电源上升时间中的最大者。 6.3.2 引导分区引导分区 有两个分区区段。每一个引导分区的最小大小是 128KB。引导分区大小计算如下： 最大引导分区大小 = 128K byte x BOOT_SIZE_MULT BOOT_SIZE_MULT：扩展 CSD 寄存器字节 226 中的值。 如图 16，引导分区与用户数据区是分开的。 嵌入式多媒体设备（e-MMC）电气标准 4.51 图图 16 存储器分区存储器分区 从机在扩展 CSD 寄存器字节 179 中有引导配置。主机可通过 CMD6 设置该寄存器来选择配置。从机也可通过在 EXT_CSD 寄存器中字节 179 BOOT_PARTITION_ ENABLE位设置为 111b 配置成从用户数据区引导。 6.3.3 引导操作引导操作 如果在上电或复位后发送第一个命令之前将 CMD 线拉低 74 时钟周期以上（或通过参数 0 xF0F0F0F0 的 CMD0 或 eMMC 的硬件复位，如果使能了扩展 CSD 寄存器字节 162的 bit1:0），从机则识别出启动了引导模式，并开始内部准备引导数据。主机从其读取引导数据的分区可预先利用 EXT_CSD 字节 179 bit5:3 来选择。 主机在引导工作期间可读取的数据长度可按 128KB x BOOT_SIZE_MULT（EXT_CSD byte 226）计算。在 CMD 线拉低 1 秒之内，从机开始在 DAT 线上向主机发送第一个引导数据。主机必须保持 CMD 线为低以读取所有引导数据。主机必须采用推拉模式直至引导工作结束。 主机可以通过在 EXT_CSD 寄存器字节 177 bit4:3 设置 00 选择采用表 114 所示向后兼容接口时序的单倍数据率模式，也可以通过设置 01 选择表 113 所示高速接口时序的单倍数据率模式。EXT_CSD 寄存器字节 228 的 bit2 告诉主机在引导期间设备是否支持高速时序。 主机也可以通过在 EXT_CSD 寄存器字节 177 的 bit4:3 设置 10 来选择引导期间采用表 169 所示的接口的双倍数据率模式。EXT_CSD 寄存器字节 228 的 bit1 告诉主机在引导期间设备是否支持双倍数据率模式。 引导操作期间不支持 HS200 模式。 主机可以通过在 EXT_CSD 寄存器字节 179 的 bit6 设置 1 来选择接收引导确认，从而使主机识别从机是工作在引导模式。 嵌入式多媒体设备（e-MMC）电气标准 4.51 如果引导确认被使能，从机必须在 CMD 线被拉低后 50ms 之内向主机发送确认模式010。如果引导确认被禁用，从机不发送确认模式 010。 在单倍数据率模式下， 设备数据输出和主机采样都在时钟上升沿， 且每条数据线有一个CRC。 在双倍数据率模式下， 数据在时钟上升沿和时钟下降沿都被设备输出， 且每条数据线有2 个 CRC。在此模式下，块长度总是 512 字节，且在 4-bit 或 8-bit 宽度配置下都是交错的。奇数字节（1,3,5,511）应由主机在时钟上升沿采样，而偶数字节（2,4,6,512）应由主机在时钟下降沿采样。设备应为每条有效数据线附加 2 个 CRC16，一个对应于主机在时钟上升沿采样的 256 个奇数字节的各个位，第二个对应于主机在时钟下降沿采样的 256 个偶数字节的其余位。 DAT 线上的所有时序应遵循 DDR 时序模式。起始位、停止位和引导确认位仅在时钟的上升沿有效。下降沿的值不保证。 主机可以通过CMD线拉高来结束引导模式。如果主机在数据传输的中间拉高CMD线，从机必须在NST时钟周期内（1 个数据周期和 1 个停止位周期）结束数据传输或确认模式传输。如果主机在两个连续的块之间结束引导模式，从机必须在NST时钟周期内释放数据线。 当使能的引导数据全部内容发送到主机时，引导操作将结束。在执行引导操作之后，从机将准备好 CMD1 操作。主机需要通过发送 CMD1 启动正常的 eMMC 初始化例程。 图图 17 eMMC 状态图（引导模式）状态图（引导模式） 详细时序在 6.15.5 节显示。 从 CMD 信号拉高到下一条 eMMC 命令需要至少8 时钟 + 48 时钟 = 56 时钟。如果上电后发送 CMD1 之前 CMD 线保持低电平少于 74 时钟周期，或主机在启动引导模式前发送了参数为 0 xFFFFFFFA 的 CMD0 以外的任何正常 eMMC 命令，从机不得响应并应当锁定在引导模式之外，直至下一次上电或硬件复位，并应进入 Idle状态。 当 BOOT_PARTITION_ENABLE 被置位且主机发送了 CMD1（SEND_OP_COND）时，从机必须进入设备识别模式，并应答该命令。如果从机不支持兼容 v4.2 或之间版本的引导模式，或 BOOT_PARTITION_ENABLE 为被清除，则从机上电后自动进入 Idle 模式。 嵌入式多媒体设备（e-MMC）电气标准 4.51 6.3.4 替代的引导操作替代的引导操作 此引导功能是对 v4.4 以来规范的设备强制的。符合 v4.4 规范的设置在扩展 CSD 字节228 的 bit0 必须显示 1。 在上电或复位操作后（或参数 0 xF0F0F0F0 的 CMD0 生效，或硬件复位，若它使能），如果主机在 74 时钟周期之后， 发送 CMD1 或拉低 CMD 之前， 发送了参数为 0 xFFFFFFFA的 CMD0，从机识别出引导模式被启动，并内部开始准备引导数据。主机从其读取引导数据的分区可预先利用 EXT_CSD 字节 179 bit5:3 来选择。 主机在引导工作期间可读取的数据长度可按 128KB x BOOT_SIZE_MULT（EXT_CSD byte 226）计算。在参