eMMC协议
eMMC，UFS，USB是常见的nand Flash的封装接口。也就是说使用一个颗flash控制器管理nand Flash，并且将Flash的接口转换为eMMC接口，UFC接口或者USB接口与另一端的处理器对接。
eMMC是什么
eMMC 是 embedded MultiMediaCard 的简称。MultiMediaCard，即MMC， 是一种闪存卡（Flash Memory Card）标准，它定义了 MMC 的架构以及访问Flash Memory 的接口和协议。而eMMC 则是对 MMC 的一个拓展，以满足更高标准的性能、成本、体积、稳定、易用等的需求。
eMMC架构组成
- NAND Flash存储单元
- 闪存控制器
- 坏块管理（Bad Block Management, BBM）：自动屏蔽失效存储块，防止数据丢失。
- 纠错码（ECC）：检测并修复数据传输中的错误，提高数据完整性。
- 磨损均衡（Wear Leveling）：均匀分配写入操作，延长闪存寿命。
- 垃圾回收（Garbage Collection）：优化存储空间利用率，减少写入放大问题。
- 标准MMC接口
- 半双工并行总线
- 最高速率支持400MB/s
- 统一不同nand Flash的访问接口
eMMC和SSD的区别
SSD（Solid State Drive），即固态硬盘，是一种基于闪存（Flash Memory）技术的非易失性存储设备，区别于机械硬盘（HDD）没有旋转磁盘和机械读写头。
狭义SSD的组成
- 多通道nand Flash阵列
- 独立主控芯片
- 支持多种协议：PCIE，NVMe等
区别
- SSD是一种存储介质，可以使用多种接口：M.2、SATA、USB。而eMMC是一套标准，包括专用的总线接口。
- eMMC将闪存颗粒、主控芯片及接口协议集成于单一BGV封装；SSD由独立主控芯片与多通道闪存阵列构成。如果要采用SSD，必须购买好几块闪存芯片，一块主控，然后把它们都焊接到主板上，然后复杂的布线，当然还必须考虑到主控芯片与闪存是否兼容的问题·。而eMMC，只要买一块eMMC芯片，然后链接专用的eMMC总线就可以了，无兼容烦恼，难度和占用体积以及主板的复杂度都会降低。
- 性能上，SSD要大幅优于eMMC。
![SSD]()
SSD
eMMC
eMMC接口引脚定义
- CLK：用于主机和eMMC卡间同步
- Data Strobe：只在HS400模式下使用，数据锁存信号，eMMC卡端输出的信号
- CMD：命令线，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
- DAT0-7：这些是双向的数据通道。DAT 信号以推拉模式工作。缺省状态，只有DAT0处于推拉模式，DAT1-7处于上拉（内含上拉），进入4bit后，DAT0-3处于推拉
- Reset：复位信号线，用于主机对额MMC卡进行复位操作
eMMC配置寄存器
CID：设备识别（CID）寄存器宽度为128位。包含了EMMC识别阶段（EMMC协议指定了阶段）中使用的设备识别信息。每个单独的闪存或I/O设备都会有一个唯一对应的识别号码。每种类型的EMMC设备都应该有一个唯一的识别号码。
- CID：设备识别（CID）寄存器宽度为128位。包含了EMMC识别阶段（EMMC协议指定了阶段）中使用的设备识别信息。每个单独的闪存或I/O设备都会有一个唯一对应的识别号码。每种类型的EMMC设备都应该有一个唯一的识别号码。
- RCA：可写的16位相对设备地址（RCA）寄存器携带在设备标识期间由主机分配的设备地址。此地址用于设备标识程序之后的寻址主机-设备通信。RCA寄存器的默认值为0x0001。
- DSR：16位驱动位寄存器（DSR）。它可选地用于提高扩展运行条件下的总线性能（取决于总线长度、传输速率或设备数量等参数）。CSD寄存器携带着有关DSR寄存器使用情况的信息。DSR寄存器的默认值为0x404。
- CSD：设备特定数据(CSD)寄存器提供有关如何访问设备内容的信息。同时也定义了数据格式、纠错类型、最大数据访问时间、数据传输速度、是否可以使用DSR寄存器等内容。寄存器的可编程部分可以通过host 下发 CMD27更改。
- OCR：32位操作条件寄存器（OCR）存储着EMMC的VDD电压数据和访问模式。此外，该寄存器包括一个状态信息位。如果EMMC上电过程已经完成，则设置此状态位。
- EXT_CSD：外扩CSD寄存器定义了EMMC的属性和需要设定的工作模式。其长度为512字节。最高位有效的320字节表示的是属性段，用于定义EMMC的功能，不可以被host侧修改。较低的192字节是模式段，用于定义EMMC正在工作的配置条件。这些模式可以通过SWITCH命令由host进行更改。
eMMC工作模式
eMMC总线通信协议
- 命令：启动一种操作的Token，命令从主机发往设备，在CMD线路上串行传输。
- 应答：从设备发往主机作为对上一命令的回答的Token，在CMD线路上串行传输。
- 数据：在主从机之间双向传输，总线宽度可以是1-bit（缺省）、4-bit 和 8-bit
命令格式
每一个Token，都是由一个起始位（’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。
命令格式可以分为4种模式：
- 无应答广播命令（bc）
- 有应答广播命令（bcr）
- 点对点寻址命令（ac），无DAT数据
- 寻址数据传输命令（adtc），有DAT数据
应答格式
所有的应答均通过命令线CMD发送，编码的长度取决于应答类型，应答Token类型有有 5 种编码方案，分别为R1、R2、R3、R4、R5。Token 长度是 48 或 136 比特。
R1（正常应答类型）
编码长度48bit，bits 45:40 表示应答相对的命令索引，bit 8:39表示欲发送设备的状态信息。
R2（CID CSD寄存器）
编码长度136bit，CID寄存器的内容，作为对CMD2和CMD10的应答发送。CSD寄存器内容作为对CMD9应答发送。并且CID和CSD寄存器只有bit 127:1被发送。
R3（OCR寄存器）
编码长度48bit，OCR寄存器作为对CMD1的应答发送
R4（快速I/O）
编码长度48bit，参数域包含了被寻址设备的RCA、要读写的寄存器地址和内容。
R5（中断请求）
编码长度48bit，如果应答是主机生成的，参数的RCA应为0。
数据格式
1 Bit Bus SDR
CRC 为 Data 的 16 bit CRC 校验值，不包含 Start Bit
4 Bits Bus SDR
各个 Data Line 上的 CRC 为对应 Data Line 的 Data 的 16 bit CRC 校验值。
8 Bits Bus SDR
8 Bits Bus DDR
在DDR模式下，起始位和停止位只在上升沿采样，但占用一个时钟周期，也就是说，在下降沿不采样。
Data Line 在时钟的上升沿和下降沿都会传输数据，其中上升沿传输数据的奇数字节 （Byte 1,3,5 …），下降沿则传输数据的偶数字节（Byte 2,4,6 …）。此外，在 DDR 模式下，1 个 Data Line 上有两个相互交织的 CRC16，上升沿的 CRC 比特组成 odd CRC16，下降沿的 CRC 比特组成 even CRC16。odd CRC16 用于校验该 Data Line 上所有上升沿比特组成的数据，even CRC16 则用于校验该 Data Line 上所有下降沿比特组成的数据。
读数据操作
单块读
CMD17：直接发送读命令，参数为要写入的数据地址信息，只读一个块。
多块读
CMD18：直接发送读命令，参数为要写入的数据地址信息，并且一直读下去。
CMD12：停止命令，停止传输。
写数据操作
单块写
CMD24：直接发送写命令，参数为要写入的数据地址信息，只写一个块。
多块写
多块写的模式有两种：
一种是：设置要传输的数据块的个数，达到个数后，自动停止
CMD16：设置要传输的块长度
CMD25：开始发送CMD16指定长度的数据块，直到达到设置的数据块写入完成。
另一种是：一直传输数据，直到接收停止数据的命令
CMD25：开始发送数据块，一直等待数据发送完全
CMD12：停止命令，停止传输。
eMMC内部分区管理
BOOT Area Partition 1 & 2
此分区主要是为了支持从 eMMC 启动系统而设计的。该分区的数据，在 eMMC 上电后，可以通过很简单的协议就可以读取出来。同时，大部分的 SOC 都可以通过 GPIO 或者 FUSE 的配置，让 ROM 代码在上电后，将 eMMC BOOT 分区的内容加载到 SOC 内部的 SRAM 中执行。
RPMB Partition
RPMB 是 Replay Protected Memory Block的简称，它通过 HMAC SHA-256 和 Write Counter 来保证保存在 RPMB 内部的数据不被非法篡改。写入时会校验数据的合法性，保证只有指定的主机才能写入，读取时提供签名机制，但是不会鉴权，所以一般会在加密后写入。在实际应用中，RPMB 分区通常用来保存安全相关的数据，例如指纹数据、安全支付相关的密钥等。
General Purpose Partition 1～4
此区域则主要用于存储系统或者用户数据。General Purpose Partition 在芯片出厂时，通常是不存在的，需要主动进行配置后，才会存在。每个分区可单独设置大小。
User Data Area
此区域则主要用于存储系统和用户数据。User Data Area 通常会进行再分区，例如 Android 系统中，通常在此区域分出 boot、system、userdata 等分区。
浙公网安备 33010602011771号