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  eMMC芯片是 Embedded MultiMediaCard的簡(jiǎn)稱，這是IC芯片，最初用于手機(jī)、平板電腦和其他移動(dòng)設(shè)備，集成了控制器和閃存芯片(NANflash/Norflash)，并提供標(biāo)準(zhǔn)MMC接口管理閃存，使其具有體積小、開發(fā)快、自flash管理等特點(diǎn)。

  MMC是一種用于固態(tài)非易失性存儲(chǔ)的內(nèi)存卡(memory card)規(guī)范，對(duì)的，它是一種標(biāo)準(zhǔn)的接口規(guī)范。它定義了諸如卡的形態(tài)、尺寸、容量、電氣信號(hào)、和主機(jī)之間的通信協(xié)議等方方面面的內(nèi)容。

  從1997年MMC規(guī)范發(fā)布至今，基于不同的考量(物理尺寸、電壓范圍、管腳數(shù)量、最大容量、數(shù)據(jù)位寬、clock頻率、安全特性、是否支持SPI mode、是否支持DDR mode、等等)，進(jìn)化出了MMC、SD、microSD、SDIO、eMMC等不同的規(guī)范(如下面圖片1所示)。

  eMMC4.4的讀取速度大約為104MB/s、eMMC 4.5則為200MB/s，eMMC 5.0存儲(chǔ)產(chǎn)品，其讀取速度為400MB/s，但是因?yàn)槭褂玫氖?位并行界面，因此性能潛力已經(jīng)基本到達(dá)瓶頸，UFS即將成為了新的發(fā)展趨勢(shì)，UFS(通用flash存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)) 2.0有兩個(gè)版本：HS-G2的理論帶寬就有5.8Gbps，也就是超過了740MB/s，HS-G3更是翻番到11.6Gbps，接近了1.5GB/s。

  關(guān)于圖片，這里強(qiáng)調(diào)幾點(diǎn)：

  ● MMC、SD、SDIO的技術(shù)本質(zhì)是一樣的(使用相同的總線規(guī)范，等等)，都是從 MMC規(guī)范演化而來(lái);

  ● MMC強(qiáng)調(diào)的是多媒體存儲(chǔ)(MM，MultiMedia);

  ● SD強(qiáng)調(diào)的是安全和數(shù)據(jù)保護(hù)(S，Secure);

  ● SDIO是從SD演化出來(lái)的，強(qiáng)調(diào)的是接口(IO，Input/Output)，不再關(guān)注另一端的具體形態(tài)(可以是WIFI設(shè)備、Bluetooth設(shè)備、GPS等等)。

  3. 規(guī)范簡(jiǎn)介

  MMC卡的規(guī)范從硬件上主要規(guī)定卡的形狀、物理尺寸、管腳，內(nèi)部block組成、寄存器等等。

  3.1內(nèi)部組成

  卡的內(nèi)部由如下幾個(gè)block組成：

  ● Memory core，存儲(chǔ)介質(zhì)，一般是NAND flash、NOR flash等;

  ● Memory core interface，管理存儲(chǔ)介質(zhì)的接口，用于訪問(讀、寫、擦出等操作)存儲(chǔ)介質(zhì);

  ● Card interface(CMD、CLK、DATA)，總線接口，外界訪問卡內(nèi)部存儲(chǔ)介質(zhì)的接口，和具體的管腳相連;

  ● Card interface controller，將總線接口上的協(xié)議轉(zhuǎn)換為Memory core interface的形式，用于訪問內(nèi)部存儲(chǔ)介質(zhì);

  ● Power模塊，提供reset、上電檢測(cè)等功能;

  ● 寄存器(圖片1中位于Card interface controller的左側(cè)，那些小矩形)，用于提供卡的信息、參數(shù)、訪問控制等功能。

  管腳有VDD、GND、RST、CLK、CMD和DATA等，VDD和GND提供power，RST用于復(fù)位，CLK、CMD和DATA為MMC總線協(xié)議(具體可參考3.2小節(jié))的物理通道：

  ● CLK有一條，提供同步時(shí)鐘，可以在CLK的上升沿(或者下降沿，或者上升沿和下降沿)采集數(shù)據(jù);

  ● CMD有一條，用于傳輸雙向的命令。

  ● DATA用于傳說雙向的數(shù)據(jù)，根據(jù)MMC的類型，可以有一條(1-bit)、四條(4-bit)或者八條(8-bit)。

  3.2總線規(guī)范

  前面我們提到過，MMC的本質(zhì)是提供一套可以訪問固態(tài)非易失性存儲(chǔ)介質(zhì)的通信協(xié)議，從產(chǎn)業(yè)化的角度看，這些存儲(chǔ)介質(zhì)一般集成在一個(gè)獨(dú)立的外部模塊中(卡、WIFI模組等)，通過物理總線和CPU連接。對(duì)任何有線的通信協(xié)議來(lái)說，總線規(guī)范都是非常重要的。關(guān)于MMC總線規(guī)范，簡(jiǎn)單總結(jié)如下：

  1)物理信號(hào)有CLK、CMD和DATA三類。

  2)電壓范圍為1.65V和3.6V(參考上面圖片2)，根據(jù)工作電壓的不同，MMC卡可以分為兩類：

  ● High Voltage MultiMediaCard，工作電壓為2.7V~3.6V。

  ● Dual Voltage MultiMediaCard，工作電壓有兩種，1.70V~1.95V和2.7V~3.6V，CPU可以根據(jù)需要切換。

  3)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈粚?稱作data bus width mode)是允許動(dòng)態(tài)配置的，包括1-bit (默認(rèn))模式、4-bit模式和8-bit模式。

  注1：不使用的數(shù)據(jù)線，需要保持上拉狀態(tài)，這就是圖片2中的DATA中標(biāo)出上拉的原因。另外，由于數(shù)據(jù)線寬度是動(dòng)態(tài)可配的，這要求CPU可以動(dòng)態(tài)的enable/disable數(shù)據(jù)線的那些上拉電阻。

  4)MMC規(guī)范定義了CLK的頻率范圍，包括0-200MHz、0-26MHz、0-52MHz等幾種，結(jié)合數(shù)據(jù)線寬度，基本決定了MMC的訪問速度。

  5)總線規(guī)范定義了一種簡(jiǎn)單的、主從式的總線協(xié)議，MMC卡位從機(jī)(slave)，CPU為主機(jī)(Host)。

  6)協(xié)議規(guī)定了三種可以在總線上傳輸?shù)男艠?biāo)(token)：

  ● Command，Host通過CMD線發(fā)送給Slave的，用于啟動(dòng)(或結(jié)束)一個(gè)操作(后面介紹);

  ● Response，Slave通過CMD線發(fā)送給Host，用于回應(yīng)Host發(fā)送的Command;

  ● Data，Host和Slave之間通過數(shù)據(jù)線傳說的數(shù)據(jù)。方向可以是Host到Slave，也可以是Slave到Host。數(shù)據(jù)線的個(gè)數(shù)可以是1、4或者8。在每一個(gè)時(shí)鐘周期，每根數(shù)據(jù)線上可以傳輸1bit或者2bits的數(shù)據(jù)。

  7)一次數(shù)據(jù)傳輸過程，需要涉及所有的3個(gè)信標(biāo)。一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程也稱作Bus Operation，根據(jù)場(chǎng)景的不同，MMC協(xié)議規(guī)定了很多類型的Bus Operation(具體可參考相應(yīng)的規(guī)范)。