eMMC的相关基础知识(2)

Storage-7---eMMC基础

1.eMMC操作模式

如图7-1所示，eMMC系统包含五种操作模式：

1#：开机模式

2#：设备识别模式

3#：中断模式

4#：数据传输模式

5#：非活动模式

图7-1：CMD线模式视图

开机模式

eMMC提供两个容量大小相同的逻辑区域，用于启动操作，称为引导分区，引导分区大小=128K字节xBOOT_SIZE_MULT (EXT_CSD[226])，大小由厂商在发货前确定。

从引导分区启动设备的优点：可以采用SLC-OTF模式，具备专用锁定、低延迟、高可靠性等特点。主机也可选择从用户区启动设备，将启动数据保存在用户区将减少用户专用空间。

引导分区采用pSLC模式，而用户区采用MLC模式（即使可以配置为pSLC），相比用户区，从引导分区启动设备的延迟更低，可使用EXT_CSD byte [179]，提前选择主机启动的分区。

0x0：未启用开机操作模式

0x1：从引导区1启动

0x2：从引导区2启动

0x3-0x6：保留

0x7：从用户区启动

在下列情况下，发送开机操作请求：

1#：CMD线保持低电平超过74个时钟周期

2#：主机发送CMD0 (0xFFFFFFFA)命令

达到上电周期后，接收到带0xF0F0F0F0参数的CMD0命令或硬件复位信号有效，设备将进入开机模式：

图7-2：开机状态机

设备识别模式

开机操作模式完成后，如果主机或设备不支持该设备识别模式时，设备将一直处于设备识别模式状态，直至接收到SET_RCA命令（CMD3）。

图7-3：eMMC的识别状态图

数据传输模式

分配RCA后，设备将进入数据传输模式，识别总线上的设备后，主机将进入数据传输模式。

图7-4：eMMC的数据传输状态图

中断模式

主机和设备同时进入或退出中断模式，在中断模式下，无法进行数据传输，只允许设备或主机发送中断服务请求。

2.eMMC设备初始化和主机系统延迟

图7-5是eMMC初始化流程的时间轴，从轴线可以看到，从上电开始，eMMC要先进入预空闲状态，收到启动请求之后再将关键程序指令发送给主机，主机完成加载启动后直至主机使用，这一长段时间可以理解为开机时间，开机时间的长短很大一部分取决于eMMC的性能。

图7-5：eMMC初始化流程

TBD：启动延迟时间，从CMD线转为低电平到首次开机数据输出之间的时间，一般在40ms左右。

INIT：从CMD1到就绪之间的时间，根据JEDC规范，延迟时间最长为1s。

许多主机系统在系统上电和CMD线转为低电平（开机）/CMD（init）之间存在延迟，而Automotive eMMC 5.1默认开启快速INIT功能，快速INIT功能可充分利用该延迟，缩短系统初始化时间。电源稳定后（Vcc/Vccq高电平），即使客户未将CMD线转为低电平，eMMC也会自动执行初始化流程，从而缩短系统初始化时间。

图7-6：快速INIT的优点---时间示例

开启快速初始化后，电源稳定后立即启动INIT程序，而不启用快速初始化，INIT程序则在主机发出CMD1时启动。

3.HW复位

使用HW复位功能，主机必须将ECSD寄存器162字节，[1:0]位设置为0x1，以便在主机可以使用其之前启用该功能。执行复位操作之前，主机必须在尚未执行任何操作的情况下，根据JEDEC规范在RST_N引脚处至少保持1us的低电平。如果复位引脚回到高电平，则eMMC阻止任何操作，并进入预空闲状态，如图7-7所示。

图7-7：eMMC的复位触发