前言

下面首先簡(jiǎn)單的介紹了MMC，SD和SDIO，對(duì)這些名詞有個(gè)概念即可。

從本文開(kāi)始會(huì)重點(diǎn)講講eMMC相關(guān)的內(nèi)容（Linux MMC子系統(tǒng)系列文章介紹的eMMC協(xié)議為：eMMC 5.1協(xié)議），對(duì)eMMC相關(guān)的知識(shí)有了一定的了解之后，后續(xù)文章也會(huì)對(duì)Linux的MMC子系統(tǒng)做一個(gè)介紹，包括MMC子系統(tǒng)的初始化過(guò)程，MMC host驅(qū)動(dòng)與host設(shè)備是如何匹配的，MMC host驅(qū)動(dòng)的基本框架，MMC驅(qū)動(dòng)和MMC卡設(shè)備是如何關(guān)聯(lián)起來(lái)的，MMC子系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)的等等。

對(duì)于MMC卡，SD卡或者SDIO接口的設(shè)備，Linux MMC子系統(tǒng)同樣適用。

好了，廢話不多說(shuō)，下面開(kāi)始本文的內(nèi)容吧。

MMC SD SDIO介紹

MMC

多媒體卡（MMC）全稱Multi Media Card，是由西門(mén)子公司和SanDisk公司于1997年推出的多媒體記憶卡標(biāo)準(zhǔn)。MMC卡尺寸為32mm x 24mm x 1.4mm，它將存儲(chǔ)單元和控制器一同做到了卡上，這種攜帶方便、可靠性高、重量輕的數(shù)據(jù)載體一經(jīng)推出，市場(chǎng)占有率不斷上升，廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電話，數(shù)碼相機(jī)，MP3等產(chǎn)品。

MMC卡具有MMC和SPI兩種工作模式，MMC模式是默認(rèn)工作模式，具有MMC的全部特性。而SPI模式則是MMC協(xié)議的一個(gè)子集，主要用于低速系統(tǒng)。

SD

SD卡（Secure Digital Memory Card）是一種基于半導(dǎo)體快閃存記憶器的新一代記憶存儲(chǔ)設(shè)備。SD卡是由松下、東芝和SanDisk公司于1999年8月共同開(kāi)發(fā)的新一代記憶卡標(biāo)準(zhǔn)，已完全兼容MMC標(biāo)準(zhǔn)。SD卡比MMC卡多了一個(gè)進(jìn)行數(shù)據(jù)著作權(quán)保護(hù)的暗號(hào)認(rèn)證功能。

SD卡尺寸為32mm x 24mm x 2.1mm，長(zhǎng)寬和MMC卡一樣，只是比MMC卡厚了0.7mm，以容納更大容量的存儲(chǔ)單元。SD卡與MMC卡保持向上兼容，也就是說(shuō)，MMC卡可以被新的設(shè)有SD卡插槽的設(shè)備存取，但是SD卡卻不可以被設(shè)有MMC插槽的設(shè)備存取。

SDIO

SDIO全稱為Secure Digital Input and Output，中文名稱為：安全數(shù)字輸入輸出接口。SDIO是在SD標(biāo)準(zhǔn)上定義的一種外設(shè)接口，它使用SD的I/O接口來(lái)連接外圍設(shè)備，并通過(guò)SD上的I/O數(shù)據(jù)接口與這些外圍設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)。現(xiàn)在已經(jīng)有很多手持設(shè)備支持SDIO接口，而且許多SDIO外設(shè)也被開(kāi)發(fā)出來(lái)，目前常見(jiàn)的SDIO外設(shè)有：WIFI Card、GPS Card、 Bluetooth Card等等。

eMMC介紹

eMMC卡全稱為Embedded Multi Media Card，是MMC協(xié)會(huì)所制定的內(nèi)嵌式存儲(chǔ)器標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。通俗點(diǎn)講，eMMC就是一個(gè)類(lèi)似于SD卡一樣的存儲(chǔ)芯片。eMMC主要應(yīng)用于智能手機(jī)和平板電腦等產(chǎn)品。eMMC在封裝中集成了一個(gè)控制器，提供標(biāo)準(zhǔn)接口來(lái)管理閃存，使得產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中不再需要考慮NAND Flash兼容性問(wèn)題和管理問(wèn)題，讓產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員能夠?qū)Ｗ⒂诋a(chǎn)品開(kāi)發(fā)，縮短產(chǎn)品推向市場(chǎng)的時(shí)間。

eMMC整體結(jié)構(gòu)

eMMC的整體結(jié)構(gòu)如下圖所示：

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eMMC主要由設(shè)備控制器和存儲(chǔ)陣列組成。設(shè)備控制器主要提供主機(jī)接口和存儲(chǔ)管理功能。

eMMC主機(jī)接口

HOST和eMMC之間的接口連接如下圖所示：

Linux_MMC子系統(tǒng)_eMMC主機(jī)接口

eMMC與HOST之間的通信涉及的信號(hào)線描述如下：

CLK：時(shí)鐘線上的每個(gè)時(shí)鐘周期，意味著命令線上傳輸了1bit命令，或者數(shù)據(jù)線上完成了1bit或者2bit的數(shù)據(jù)傳輸。時(shí)鐘頻率的范圍為：0~最大時(shí)鐘頻率。

CMD：該信號(hào)線主要用于傳輸HOST到eMMC的command和eMMC到HOST的response。

DAT0~DAT7：用于傳輸數(shù)據(jù)的8bit數(shù)據(jù)線。在上電或者復(fù)位以后，僅僅只有DAT0數(shù)據(jù)線可以用于數(shù)據(jù)傳輸?？梢酝ㄟ^(guò)eMMC主機(jī)控制器來(lái)配置eMMC的數(shù)據(jù)總線位寬，eMMC支持的數(shù)據(jù)線寬度有：1bit（DAT0），4bit（DAT0~DAT3），8bit（DAT0~DAT7）。

Data Strobe：該信號(hào)是從eMMC設(shè)備輸出給Host的時(shí)鐘信號(hào)，頻率和CLK信號(hào)相同，用于Host進(jìn)行接收數(shù)據(jù)的同步。該信號(hào)只在HS400模式下使用，啟用后可以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，省去總線tuning過(guò)程。

HOST和eMMC之間的通信都是以HOST發(fā)送一個(gè)Command給eMMC開(kāi)始的，eMMC對(duì)于收到的不同Command會(huì)做出不同的response，當(dāng)然了eMMC對(duì)于收到的部分Command可以不做response。

聊了這么久的eMMC，到底eMMC長(zhǎng)什么樣，大多數(shù)的eMMC芯片一般是黑色的外觀，來(lái)欣賞下某廠商的eMMC芯片外觀圖：

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大多數(shù)的eMMC芯片一般采用BGA封裝，下圖是某廠商的BGA封裝的eMMC芯片引腳圖：

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eMMC接口各個(gè)引腳的輸入輸出類(lèi)型以及相關(guān)描述可以參考下圖進(jìn)行理解：

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eMMC存儲(chǔ)陣列

eMMC的存儲(chǔ)陣列是由非易失性的存儲(chǔ)器組成，目前，絕大多數(shù)eMMC芯片內(nèi)部的存儲(chǔ)器都是由Nand Flash組成的。

在智能手機(jī)或者其他嵌入式設(shè)備中，可以使用eMMC的存儲(chǔ)陣列來(lái)存放操作系統(tǒng)，應(yīng)用數(shù)據(jù)等信息。

eMMC存儲(chǔ)管理

eMMC芯片內(nèi)部的設(shè)備控制器具有存儲(chǔ)管理功能，主要用于對(duì)Nand Flash的管理，包括：擦寫(xiě)均衡，壞塊管理，ECC校驗(yàn)等。相比于直接將NAND Flash連接到Host端，采用eMMC芯片屏蔽了NAND Flash的物理特性，可以減少Host端軟件的復(fù)雜度，讓Host端專(zhuān)注于上層業(yè)務(wù)，省去對(duì)NAND Flash進(jìn)行特殊的處理。同時(shí)，eMMC通過(guò)使用Cache、Memory Array等技術(shù)，在讀寫(xiě)性能上也比NAND Flash要好很多。

eMMC尋址

以前實(shí)現(xiàn)的eMMC協(xié)議（比如eMMC 4.1協(xié)議）采用的是32位域的字節(jié)尋址。這種尋址機(jī)制限制了eMMC的最大容量為2GB。

為了支持更大容量的eMMC，后續(xù)的eMMC協(xié)議（比如eMMC 5.1協(xié)議）增加了sector尋址方式（1 sector=512B）。容量大于2GB的eMMC，都是采用sector尋址的方式。

為了確定eMMC的尋址模式，主機(jī)可以讀取eMMC的OCR寄存器，通過(guò)OCR寄存器的bit[30:29]可以知道eMMC的尋址模式。

eMMC速率模式

隨著eMMC協(xié)議的不斷更新，eMMC總線的速率越來(lái)越高。為了兼容舊版本的eMMC，所有eMMC在上電啟動(dòng)或者Reset后，都會(huì)先進(jìn)入兼容速率模式（Backwards Compatibility with legacy MMC card）。在完成對(duì)eMMC的初始化后，Host可以通過(guò)特定的流程，讓eMMC進(jìn)入其他高速率模式，目前支持以下幾種速率模式。

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Extended CSD寄存器的HS_TIMING[185]，可以配置總線速率模式。

Extended CSD寄存器的BUS_WIDTH[183]，可以配置總線寬度和Data Strobe。

在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，DAT0~DAT7信號(hào)線上傳輸1個(gè)比特時(shí)，就是SDR（Single Data Rate）模式。

在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，DAT0~DAT7信號(hào)線上傳輸2個(gè)比特時(shí)，就是DDR（Double Data Rate）模式。

審核編輯：湯梓紅