eMMC總線拓?fù)?/p>

在eMMC總線中，可以有一個(gè)Host，多個(gè)eMMC設(shè)備。總線上的所有通信都是以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。Host一次只能與一個(gè)eMMC設(shè)備通信。

在上電啟動(dòng)后，Host會(huì)為所有eMMC設(shè)備依次分配相對(duì)地址（RCA，Relative card Address）。當(dāng)Host需要和某一個(gè)eMMC設(shè)備通信時(shí)，會(huì)先通過(guò)RCA選中該eMMC設(shè)備，只有被選中的eMMC設(shè)備才會(huì)響應(yīng)Host的Command。

eMMC總線協(xié)議

在系統(tǒng)上電復(fù)位后，Host必須使用eMMC總線協(xié)議指定的message來(lái)初始化eMMC設(shè)備。每個(gè)message都由下面的一個(gè)標(biāo)記表示：

command：命令，一個(gè)命令是一個(gè)開(kāi)始操作的標(biāo)記。命令是由Host發(fā)給eMMC設(shè)備的。一個(gè)命令在CMD線上被串行傳輸。

response：響應(yīng)，響應(yīng)是由eMMC設(shè)備發(fā)送給Host，用于eMMC設(shè)備對(duì)先前收到命令的回復(fù)。一個(gè)響應(yīng)在CMD線上被串行傳輸。

data：數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可以從Host傳輸給eMMC設(shè)備，也可以從eMMC設(shè)備傳輸給Host。數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)線上被傳輸。用于傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)線可以是1個(gè)（DAT0），4個(gè)（DAT0-DAT3）或者8個(gè)（DAT0-DAT7）。

對(duì)于每一個(gè)數(shù)據(jù)線來(lái)說(shuō)，在一個(gè)時(shí)鐘周期可以傳輸1位數(shù)據(jù)，也就是SDR模式（single data rate）。當(dāng)然了，在一個(gè)時(shí)鐘周期可以傳輸2位數(shù)據(jù)，也就是DDR模式（dual data rate）。

eMMC的讀和寫(xiě)命令是按照block為單位進(jìn)行的。讀和寫(xiě)可以是單塊或者多塊。讀和寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)block后面會(huì)跟CRC。

eMMC讀數(shù)據(jù)

Host從eMMC設(shè)備讀取數(shù)據(jù)的流程圖如下圖所示：

Snipaste_2023-10-11_20-52-40

如果Host發(fā)送的是Read Single Block的命令（CMD17），那么eMMC設(shè)備只會(huì)發(fā)送一個(gè)Block的數(shù)據(jù)（一個(gè)Block數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)可以由Host通過(guò)CMD16命令設(shè)定或者為eMMC設(shè)備的默認(rèn)值）。

如果Host發(fā)送的是Read Multiple Block的命令（CMD18），并且在發(fā)送CMD18之前，先發(fā)送一個(gè)SET BLOCK COUNT命令（CMD23）來(lái)設(shè)置需要讀取的數(shù)據(jù)塊數(shù)量，那么eMMC設(shè)備在傳輸完指定數(shù)量的數(shù)據(jù)塊之后，會(huì)自動(dòng)結(jié)束數(shù)據(jù)傳輸，不需要Host主動(dòng)發(fā)送Stop Command（CMD12）。

如果Host發(fā)送的是Read Multiple Block的命令（CMD18），并且在發(fā)送CMD18之前，Host沒(méi)有發(fā)送設(shè)置讀取數(shù)據(jù)塊數(shù)量的命令，那么eMMC設(shè)備會(huì)持續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，直到Host主動(dòng)發(fā)送Stop Command（CMD12）。

eMMC寫(xiě)數(shù)據(jù)

Host向eMMC設(shè)備寫(xiě)入數(shù)據(jù)的流程圖如下圖所示：

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如果Host發(fā)送的是Write Single Block的命令（CMD24），那么eMMC設(shè)備只會(huì)將后續(xù)第一個(gè)Block的數(shù)據(jù)寫(xiě)入的存儲(chǔ)器中（一個(gè)Block數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)可以由Host通過(guò)CMD16命令設(shè)定或者為eMMC設(shè)備的默認(rèn)值）。

如果Host發(fā)送的是Write Multiple Block的命令（CMD25），并且在發(fā)送CMD25之前，先發(fā)送一個(gè)SET BLOCK COUNT命令（CMD23）來(lái)設(shè)置需要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)塊數(shù)量，那么eMMC設(shè)備在接收完指定數(shù)量的數(shù)據(jù)塊之后，會(huì)自動(dòng)結(jié)束數(shù)據(jù)傳輸，不需要Host主動(dòng)發(fā)送Stop Command（CMD12）。

如果Host發(fā)送的是Write Multiple Block的命令（CMD25），并且在發(fā)送CMD25之前，Host沒(méi)有發(fā)送設(shè)置寫(xiě)入數(shù)據(jù)塊數(shù)量的命令，那么eMMC設(shè)備會(huì)持續(xù)地將接收到的數(shù)據(jù)寫(xiě)入到存儲(chǔ)器中，直到Host主動(dòng)發(fā)送Stop Command（CMD12）。

eMMC設(shè)備在接收到一個(gè)Block的數(shù)據(jù)后，會(huì)進(jìn)行CRC校驗(yàn)，然后將校驗(yàn)結(jié)果通過(guò)CRC Token發(fā)送給Host。發(fā)送完CRC Token后，如果CRC校驗(yàn)成功，eMMC設(shè)備會(huì)將數(shù)據(jù)寫(xiě)入到內(nèi)部存儲(chǔ)器，此時(shí)DAT0信號(hào)會(huì)拉低，作為Busy信號(hào)。Host會(huì)持續(xù)檢測(cè)DAT0信號(hào)，直到為高電平時(shí)，才會(huì)接著發(fā)送下一個(gè)Block的數(shù)據(jù)。如果CRC校驗(yàn)失敗，那么eMMC設(shè)備不會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)寫(xiě)入，此次傳輸?shù)暮罄m(xù)數(shù)據(jù)都會(huì)被忽略。

eMMC無(wú)數(shù)據(jù)和無(wú)響應(yīng)命令示意

在Host與eMMC設(shè)備的通信中，有部分命令是不需要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，還有部分命令不需要eMMC設(shè)備回復(fù)Response，示意圖如下所示：

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eMMC命令

eMMC命令類型

eMMC協(xié)議定義了4種類型的命令，包括：bc、bcr、ac和adtc，這些命令類型的說(shuō)明如下：

bc：broadcast commands（bc），bc是廣播命令，主機(jī)發(fā)送bc命令給eMMC設(shè)備后，eMMC設(shè)備不需要回復(fù)響應(yīng)（response）。

bcr：broadcast commands with response（bcr），bcr是需要eMMC設(shè)備回復(fù)響應(yīng)的廣播命令。

ac：addressed（point-to-point） commands（ac），ac是數(shù)據(jù)線（DAT lines）無(wú)數(shù)據(jù)傳輸?shù)模╪o data transfer）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（point-to-point）命令。

adtc：addressed（point-to-point） data transfer commands（adtc），adtc是數(shù)據(jù)線有數(shù)據(jù)傳輸?shù)狞c(diǎn)對(duì)點(diǎn)命令。

所有的命令（command）和響應(yīng)（response）都是在CMD線上進(jìn)行傳輸?shù)?。發(fā)送命令或響應(yīng)時(shí)先發(fā)送起始位（Start bit），最后發(fā)送結(jié)束位（End bit）。

eMMC命令格式

eMMC的Command格式如下圖所示：

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eMMC的Command由48 bits組成，所有的eMMC命令都以01開(kāi)始，以1結(jié)尾。所有的eMMC命令都是在CMD線上進(jìn)行傳輸?shù)?，發(fā)送命令時(shí)先發(fā)送命令的起始位（Start bit），最后發(fā)送命令的結(jié)束位（End bit）。eMMC命令各個(gè)位的說(shuō)明如下圖所示：

Snipaste_2023-10-12_20-28-05

Start Bit：起始位，固定為0，在沒(méi)有命令傳輸?shù)那闆r下，CMD線上的信號(hào)保持高電平，當(dāng)Host將Start Bit發(fā)送到總線上時(shí)，eMMC設(shè)備可以很方便檢測(cè)到命令的Start Bit（CMD線上的信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖剑?，并開(kāi)始接收Command。

Transmission Bit：傳輸位，固定為1，該位指示CMD線上數(shù)據(jù)的傳輸方向，該位為1，表示CMD線上數(shù)據(jù)的傳輸方向?yàn)閺腍ost到eMMC設(shè)備。

Command Index和Argument：命令索引和命令參數(shù)，Command Index和Argument是命令的具體內(nèi)容，不同的命令Command Index不同，不同的命令A(yù)rgument也不相同。

CRC：CRC校驗(yàn)值，包含Start Bit、Transmission Bit、Command Index和Argument內(nèi)容的CRC校驗(yàn)值。

End Bit：結(jié)束位，固定為1。

eMMC命令類別

eMMC的命令被劃分成多種不同的類別。每一種命令類別支持一個(gè)設(shè)備功能的子集。

Class 0是所有eMMC設(shè)備都必須支持的命令類別。其他的命令類別根據(jù)具體的設(shè)備類型可以是必須支持的，也可以是可選的。

eMMC命令類別描述如下：

Snipaste_2023-10-12_21-24-24

Host可以通過(guò)讀取CSD寄存器的CCC [95:84]位域，來(lái)了解當(dāng)前eMMC設(shè)備對(duì)命令類別的支持情況，對(duì)應(yīng)的位域值為1，就表示該eMMC設(shè)備支持對(duì)應(yīng)的命令類別。

審核編輯：湯梓紅