eMMC响应的格式和类型

eMMC响应

eMMC响应有两种长度的数据包，分别为48 Bits和136 Bits，eMMC响应的格式如下图所示：

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eMMC的响应由48 bits或者136 bits组成，所有的eMMC响应都以00开始，以1结尾。所有的eMMC响应都是在CMD线上进行传输的，eMMC设备发送响应时先发送响应的起始位（Start bit），最后发送响应的结束位（End bit）。

Start Bit：起始位，固定为0，在没有响应传输的情况下，CMD线上的信号保持高电平，当eMMC设备将Start Bit发送到总线上时，Host可以很方便检测到响应的Start Bit（CMD线上的信号由高电平变为低电平），并开始接收响应。

Transmission Bit：传输位，固定为0，该位指示CMD线上数据的传输方向，该位为0，表示CMD线上数据的传输方向为从eMMC设备到Host。

Content：响应的具体内容，不同的响应Content不同。

CRC：CRC校验值，包含Start Bit、Transmission Bit和Content内容的CRC校验值。

End Bit：结束位，固定为1。

eMMC有5种类型的响应，包括：R1，R2，R3，R4和R5。

R1

R1响应的数据长度为48 bits，其中[45:40]数据位域表示的是该响应对应命令的编号。[39:8]是一个32位大小的位域，主要用于反应设备的状态信息，具体的设备状态信息内容可以参考eMMC 5.1 spec的6.13 Device status章节。

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R1b和R1完全相同，只是R1b会在数据线DAT0上传输一个可选的busy信号。基于eMMC设备在接收命令之前的状态，eMMC设备在接收到一些命令之后可能会变得繁忙。

R2

R2响应的数据长度为136 bits。[127:1]是一个127位大小的位域，该位域将CID寄存器的值作为CMD2和CMD10的响应内容。[127:1]位域也可以将CSD寄存器的值作为CMD9的响应内容。CID和CSD寄存器的[127:1]位作为R2响应内容被传输，CID和CSD寄存器的保留位[0]由于该位的值总是1，因此保留位[0]被R2响应的End bit替换。

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R3

R3响应的数据长度为48 bits。[39:8]是一个32位大小的位域，该位域将OCR寄存器的值作为CMD1的响应内容。

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R4

R4响应的数据长度为48 bits。[39:8]是参数域，该位域包含寻址设备的RCA，要进行读写操作的寄存器地址以及寄存器内容。如果操作成功，参数域中的状态位将被置1。R4响应只作为对CMD39的响应。

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R5

R5响应的数据长度为48 bits。如果该响应由Host产生，那么RCA[31:16]位域的值应该为0。R5响应只作为对CMD40的响应。

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eMMC数据块

eMMC数据块由Start bit、Data、CRC和End bit组成。下面对不同总线宽度和数据速率（Date Rate）下，各个数据块的格式进行一个简单的说明。

1位总线宽度 SDR模式

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CRC为Data的16 bitCRC校验值，不包含起始位。

4位总线宽度 SDR模式

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各个数据线上的CRC为对应数据线的Data的16 bit CRC校验值。

8位总线宽度 SDR模式

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各个数据线上的CRC为对应数据线的Data的16 bit CRC校验值。

4位总线宽度 DDR模式

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DDR模式下，在时钟的上升沿和下降沿数据线都会传输数据。在时钟的上升沿传输数据的奇数字节（字节1，3，5 ...），在时钟的下降沿传输数据的偶数字节（字节2，4，6 ...）。

在DDR模式下，每个数据线上有两个相互交织的CRC16，时钟上升沿的CRC比特组成odd CRC16，时钟下降沿的CRC比特组成even CRC16。odd CRC16用于校验该数据线上所有上升沿比特组成的数据，even CRC16用于校验该数据线上所有下降沿比特组成的数据。

8位总线宽度 DDR模式

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eMMC CRC status token

在Host向eMMC设备写数据过程中，eMMC设备接收到Host发送的一个数据块之后，会进行CRC校验，如果校验成功，eMMC设备会在对应的数据线上向Host回复一个Positive CRC status token（"010"），如果校验失败，eMMC设备会在对应的数据线上向Host回复一个Negative CRC status token（"101"）。

在Host从eMMC设备读取数据的过程中，Host接收到eMMC设备发送的一个数据块之后，也会进行CRC校验，但是不论校验成功还是校验失败，Host都不会向eMMC设备回复CRC status token。

Positive CRC status token

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Negative CRC status token

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eMMC寄存器

eMMC 5.1协议定义了7个寄存器：OCR，CID，CSD，EXT_CSD，RCA，DSR和QSR，下面简单的列举常用的6个寄存器。

名称	宽度（字节）	说明	实现
OCR	4	操作条件寄存器（Operation conditions register）。通过广播命令获取寄存器信息，包含设备的供电类型和寻址模式。	必须
CID	16	卡识别寄存器（Card IDentification）。包含识别设备的唯一码。	必须
CSD	16	卡特定数据寄存器（Card Specific Data）。包含卡操作状态的具体信息。	必须
Extended CSD	512	扩展卡特定数据寄存器（Extended Card Specific Data）。包含设备的容量和当前模式信息。	必须
RCA	2	相对地址寄存器（Relative card address）。在初始化过程中，由主机控制器动态分配的地址。	必须
DSR	2	驱动等级寄存器（Driver Stage Register）。配置设备的输出驱动。	可选

eMMC总线测试过程

在SDR模式下，Host通过发送CMD19和CMD14可以进行eMMC总线测试过程（Bus testing procedure），测试eMMC接口的硬件引脚连接性。在DDR模式下，不支持总线测试，CMD19和CMD14被认为是非法命令。

在SDR模式下进行eMMC总线测试时，首先Host发送CMD19给eMMC设备，接着Host在每根数据线上发送特定格式的数据给eMMC。然后，Host发送CMD14给eMMC设备，请求eMMC设备回复翻转的数据。Host可以通过对接收到的翻转数据进行比较，就能知道eMMC接口的引脚引脚连接情况。

1bit总线宽度时，eMMC总线测试的数据格式如下图所示：

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4bit总线宽度时，eMMC总线测试的数据格式如下图所示：

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8bit总线宽度时，eMMC总线测试的数据格式如下图所示：

审核编辑：汤梓红