一、eMMC 簡介

eMMC 是 embedded MultiMediaCard 的簡稱。MultiMediaCard，即MMC， 是一種閃存卡（Flash Memory Card）標(biāo)準(zhǔn)，它定義了 MMC 的架構(gòu)以及訪問Flash Memory 的接口和協(xié)議。而eMMC 則是對 MMC 的一個拓展，以滿足更高標(biāo)準(zhǔn)的性能、成本、體積、穩(wěn)定、易用等的需求。

eMMC 的整體架構(gòu)如下圖片所示：

eMMC 整體架構(gòu)

eMMC 內(nèi)部主要可以分為 Flash Memory、Flash Controller 以及Host Interface 三大部分。

1、Flash Memory

Flash Memory 是一種非易失性的存儲器，通常在嵌入式系統(tǒng)中用于存放系統(tǒng)、應(yīng)用和數(shù)據(jù)等，類似于 PC 系統(tǒng)中的硬盤。目前，絕大部分手機(jī)和平板等移動設(shè)備中所使用的 eMMC 內(nèi)部的 Flash Memory 都屬于 NAND Flash，關(guān)于 NAND Flash 的更多細(xì)節(jié)可以參考 Flash Memory 章節(jié)。eMMC 在內(nèi)部對 Flash Memory 劃分了幾個主要區(qū)域，如下圖所示：

圖片：eMMC 內(nèi)部分區(qū)

1.1 BOOT Area Partition 1 & 2

此分區(qū)主要是為了支持從 eMMC 啟動系統(tǒng)而設(shè)計的。該分區(qū)的數(shù)據(jù)，在 eMMC 上電后，可以通過很簡單的協(xié)議就可以讀取出來。同時，大部分的 SOC 都可以通過 GPIO 或者 FUSE 的配置，讓 ROM 代碼在上電后，將 eMMC BOOT 分區(qū)的內(nèi)容加載到 SOC 內(nèi)部的 SRAM 中執(zhí)行。

1.2 RPMB Partition

RPMB 是 Replay Protected Memory Block的簡稱，它通過 HMAC SHA-256 和 Write Counter 來保證保存在 RPMB 內(nèi)部的數(shù)據(jù)不被非法篡改。在實(shí)際應(yīng)用中，RPMB 分區(qū)通常用來保存安全相關(guān)的數(shù)據(jù)，例如指紋數(shù)據(jù)、安全支付相關(guān)的密鑰等。

1.3 General Purpose Partition 1～4

此區(qū)域則主要用于存儲系統(tǒng)或者用戶數(shù)據(jù)。General Purpose Partition 在芯片出廠時，通常是不存在的，需要主動進(jìn)行配置后，才會存在。

1.4 User Data Area

此區(qū)域則主要用于存儲系統(tǒng)和用戶數(shù)據(jù)。User Data Area 通常會進(jìn)行再分區(qū)，例如 Android 系統(tǒng)中，通常在此區(qū)域分出 boot、system、userdata 等分區(qū)。更多 eMMC 分區(qū)相關(guān)的細(xì)節(jié)，請參考 eMMC 分區(qū)管理 章節(jié)。

2、Flash Controller

NAND Flash 直接接入 Host 時，Host 端通常需要有 NAND Flash Translation Layer，即 NFTL 或者 NAND Flash 文件系統(tǒng)來做壞塊管理、ECC等的功能。eMMC 則在其內(nèi)部集成了 Flash Controller，用于完成擦寫均衡、壞塊管理、ECC校驗等功能。相比于直接將 NAND Flash 接入到 Host 端，eMMC 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 端專注于上層業(yè)務(wù)，省去對 NAND Flash 進(jìn)行特殊的處理。同時，eMMC 通過使用 Cache、Memory Array 等技術(shù)，在讀寫性能上也比 NAND Flash 要好很多。

圖片：NAND Flash 與 eMMC

3、Host Interface

eMMC 與 Host 之間的連接如下圖所示：

圖片：eMMC Interface

各個信號的用途如下所示：

CLK用于同步的時鐘信號

Data Strobe此信號是從 Device 端輸出的時鐘信號，頻率和 CLK 信號相同，用于同步從 Device 端輸出的數(shù)據(jù)。該信號在 eMMC 5.0 中引入。

CMD此信號用于發(fā)送 Host 的 command 和 Device 的 response。

DAT0-7用于傳輸數(shù)據(jù)的 8 bit 總線。Host 與 eMMC 之間的通信都是 Host 以一個 Command 開始發(fā)起的。針對不同的 Command，Device 會做出不同的響應(yīng)。詳細(xì)的通信協(xié)議相關(guān)內(nèi)容，請參考eMMC 總線協(xié)議 章節(jié)。

二、eMMC 分區(qū)管理

1、Partitions Overview

eMMC 標(biāo)準(zhǔn)中，將內(nèi)部的 Flash Memory 劃分為 4 類區(qū)域，最多可以支持 8 個硬件分區(qū)，分區(qū)圖見上節(jié)圖片eMMC 內(nèi)部分區(qū)。

1.1 概述

一般情況下，Boot Area Partitions 和 RPMB Partition 的容量大小通常都為 4MB，部分芯片廠家也會提供配置的機(jī)會。General Purpose Partitions (GPP) 則在出廠時默認(rèn)不被支持，即不存在這些分區(qū)，需要用戶主動使能，并配置其所要使用的 GPP 的容量大小，GPP 的數(shù)量可以為 1 - 4 個，各個 GPP 的容量大小可以不一樣。User Data Area (UDA) 的容量大小則為總?cè)萘看笮p去其他分區(qū)所占用的容量。更多各個分區(qū)的細(xì)節(jié)將在后續(xù)小節(jié)中描述。

1.2 分區(qū)編址

eMMC 的每一個硬件分區(qū)的存儲空間都是獨(dú)立編址的，即訪問地址為 0 - partition size。具體的數(shù)據(jù)讀寫操作實(shí)際訪問哪一個硬件分區(qū)，是由 eMMC 的 Extended CSD register 的 PARTITION_CONFIG Field 中 的 Bit[2:0]: PARTITION_ACCESS 決定的，用戶可以通過配置 PARTITION_ACCESS 來切換硬件分區(qū)的訪問。也就是說，用戶在訪問特定的分區(qū)前，需要先發(fā)送命令，配置 PARTITION_ACCESS，然后再發(fā)送相關(guān)的數(shù)據(jù)訪問請求。更多數(shù)據(jù)讀寫相關(guān)的細(xì)節(jié)，請參考 eMMC 總線協(xié)議 章節(jié)。eMMC 的各個硬件分區(qū)有其自身的功能特性，多分區(qū)的設(shè)計，為不同的應(yīng)用場景提供了便利。

2、Boot Area Partitions

Boot Area 包含兩個 Boot Area Partitions，主要用于存儲 Bootloader，支持 SOC 從 eMMC 啟動系統(tǒng)。

2.1 容量大小

兩個 Boot Area Partitions 的大小是完全一致的，由 Extended CSD register 的 BOOT_SIZE_MULT Field 決定，大小的計算公式如下：Size = 128Kbytes x BOOT_SIZE_MULT一般情況下，Boot Area Partition 的大小都為 4 MB，即 BOOT_SIZE_MULT 為 32，部分芯片廠家會提供改寫 BOOT_SIZE_MULT 的功能來改變 Boot Area Partition 的容量大小。BOOT_SIZE_MULT 最大可以為 255，即 Boot Area Partition 的最大容量大小可以為 255 x 128 KB = 32640 KB = 31.875 MB。

2.2 從 Boot Area 啟動

eMMC 中定義了 Boot State，在 Power-up、HW reset 或者 SW reset 后，如果滿足一定的條件，eMMC 就會進(jìn)入該 State。進(jìn)入 Boot State 的條件如下：

Original Boot Operation

CMD 信號保持低電平不少于 74 個時鐘周期，會觸發(fā) Original Boot Operation，進(jìn)入 Boot State。

Alternative Boot Operation在 74 個時鐘周期后，在 CMD 信號首次拉低或者 Host 發(fā)送 CMD1 之前，Host 發(fā)送參數(shù)為 0xFFFFFFFA 的 COM0時，會觸發(fā) Alternative Boot Operation，進(jìn)入 Boot State。

在 Boot State 下，如果有配置 BOOT_ACK，eMMC 會先發(fā)送 “010” 的 ACK 包，接著 eMMC 會將最大為 128Kbytes x BOOT_SIZE_MULT 的 Boot Data 發(fā)送給 Host。傳輸過程中，Host 可以通過拉高 CMD 信號 (Original Boot 中)，或者發(fā)送 Reset 命令 (Alternative Boot 中) 來中斷 eMMC 的數(shù)據(jù)發(fā)送，完成 Boot Data 傳輸。Boot Data 根據(jù) Extended CSD register 的 PARTITION_CONFIG Field 的 Bit[5:3]:BOOT_PARTITION_ENABLE 的設(shè)定，可以從 Boot Area Partition 1、Boot Area Partition 2 或者 User Data Area 讀出。

Boot Data 存儲在 Boot Area 比在 User Data Area 中要更加的安全，可以減少意外修改導(dǎo)致系統(tǒng)無法啟動，同時無法更新系統(tǒng)的情況出現(xiàn)。（更多 Boot State 的細(xì)節(jié)，請參考 eMMC 工作模式 的 Boot Mode 章節(jié)）

2.3 寫保護(hù)

通過設(shè)定 Extended CSD register 的 BOOT_WP Field，可以為兩個 Boot Area Partition 獨(dú)立配置寫保護(hù)功能,以防止數(shù)據(jù)被意外改寫或者擦出。eMMC 中定義了兩種 Boot Area 的寫保護(hù)模式：Power-on write protection

使能后，如果 eMMC 掉電，寫保護(hù)功能失效，需要每次 Power on 后進(jìn)行配置。

Permanent write protection

使能后，即使掉電也不會失效，主動進(jìn)行關(guān)閉才會失效。

3、RPMB Partition

RPMB（Replay Protected Memory Block）Partition 是 eMMC 中的一個具有安全特性的分區(qū)。eMMC 在寫入數(shù)據(jù)到 RPMB 時，會校驗數(shù)據(jù)的合法性，只有指定的 Host 才能夠?qū)懭?，同時在讀數(shù)據(jù)時，也提供了簽名機(jī)制，保證 Host 讀取到的數(shù)據(jù)是 RPMB 內(nèi)部數(shù)據(jù)，而不是攻擊者偽造的數(shù)據(jù)。

RPMB 在實(shí)際應(yīng)用中，通常用于存儲一些有防止非法篡改需求的數(shù)據(jù)，例如手機(jī)上指紋支付相關(guān)的公鑰、序列號等。RPMB 可以對寫入操作進(jìn)行鑒權(quán)，但是讀取并不需要鑒權(quán)，任何人都可以進(jìn)行讀取的操作，因此存儲到 RPMB 的數(shù)據(jù)通常會進(jìn)行加密后再存儲。

3.1 容量大小

RPMB Partition 的大小是由 Extended CSD register 的 BOOT_SIZE_MULT Field 決定，大小的計算公式如下：Size = 128Kbytes x BOOT_SIZE_MULT一般情況下，Boot Area Partition （筆誤？RPMB Partition）的大小為 4 MB，即 RPMB_SIZE_MULT 為 32，部分芯片廠家會提供改寫 RPMB_SIZE_MULT 的功能來改變 RPMB Partition 的容量大小。RPMB_SIZE_MULT 最大可以為 128，即 Boot Area Partition（筆誤？RPMB Partition） 的最大容量大小可以為 128 x 128 KB = 16384 KB = 16 MB。

3.2 Replay Protect 原理

使用 eMMC 的產(chǎn)品，在產(chǎn)線生產(chǎn)時，會為每一個產(chǎn)品生產(chǎn)一個唯一的 256 bits 的 Secure Key，燒寫到 eMMC 的 OTP 區(qū)域（只能燒寫一次的區(qū)域），同時 Host 在安全區(qū)域中（例如：TEE）也會保留該 Secure Key。在 eMMC 內(nèi)部，還有一個RPMB Write Counter。RPMB 每進(jìn)行一次合法的寫入操作時，Write Counter 就會自動加一 。通過 Secure Key 和 Write Counter 的應(yīng)用，RMPB 可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取和寫入的 Replay Protect。

3.3 RPMB 數(shù)據(jù)讀取

RPMB 數(shù)據(jù)讀取的流程如下：

a.Host 向 eMMC 發(fā)起讀 RPMB 的請求，同時生成一個 16 bytes 的隨機(jī)數(shù)，發(fā)送給 eMMC。

b.eMMC 將請求的數(shù)據(jù)從 RPMB 中讀出，并使用 Secure Key 通過 HMAC SHA-256 算法，計算讀取到的數(shù)據(jù)和接收到的隨機(jī)數(shù)拼接到一起后的簽名。然后，eMMC 將讀取到的數(shù)據(jù)、接收到的隨機(jī)數(shù)、計算得到的簽名一并發(fā)送給 Host。

c.Host 接收到 RPMB 的數(shù)據(jù)、隨機(jī)數(shù)以及簽名后，首先比較隨機(jī)數(shù)是否與自己發(fā)送的一致，如果一致，再用同樣的 Secure Key 通過 HMAC SHA-256 算法對數(shù)據(jù)和隨機(jī)數(shù)組合到一起進(jìn)行簽名，如果簽名與 eMMC 發(fā)送的簽名是一致的，那么就可以確定該數(shù)據(jù)是從 RPMB 中讀取到的正確數(shù)據(jù)，而不是攻擊者偽造的數(shù)據(jù)。

通過上述的讀取流程，可以保證 Host 正確的讀取到 RPMB 的數(shù)據(jù)。

3.4 RPMB 數(shù)據(jù)寫入

RPMB 數(shù)據(jù)寫入的流程如下：

a.Host 按照上面的讀數(shù)據(jù)流程，讀取 RPMB 的 Write Counter。

b.Host 將需要寫入的數(shù)據(jù)和 Write Counter 拼接到一起并計算簽名，然后將數(shù)據(jù)、Write Counter 以及簽名一并發(fā)給 eMMC。

c.eMMC 接收到數(shù)據(jù)后，先對比 Write Counter 是否與當(dāng)前的值相同，如果相同那么再對數(shù)據(jù)和 Write Counter 的組合進(jìn)行簽名，然后和 Host 發(fā)送過來的簽名進(jìn)行比較，如果簽名相同則鑒權(quán)通過，將數(shù)據(jù)寫入到 RPMB 中。

通過上述的寫入流程，可以保證 RPMB 不會被非法篡改。更多 RPMB 相關(guān)的細(xì)節(jié)，可以參考 eMMC RPMB 章節(jié)。

4、General Purpose Partitions

eMMC 提供了 General Purpose Partitions (GPP)，主要用于存儲系統(tǒng)和應(yīng)用數(shù)據(jù)。在很多使用 eMMC 的產(chǎn)品中，GPP 都沒有被啟用，因為它在功能上與 UDA 類似，產(chǎn)品上直接使用 UDA 就可以滿足需求。

4.1 容量大小

eMMC 最多可以支持 4 個 GPPs，每一個 GPP 的大小可以單獨(dú)配置。用戶可以通過設(shè)定 Extended CSD register 的以下三個 Field 來設(shè) GPPx (x=1~4) 的容量大小：

GP_SIZE_MULT_x_2

GP_SIZE_MULT_x_1

GP_SIZE_MULT_x_0GPPx 的容量計算公式如下：

Size=(GP_SIZE_MULT_x_2*2^16+GP_SIZE_MULT_x_1*2^8+GP_SIZE_MULT_x_0*2^0)*(Writeprotectgroupsize) Writeprotectgroupsize=512KB*HC_ERASE_GRP_SIZE*HC_WP_GRP_SIZE

注：

eMMC 中，擦除和寫保護(hù)都是按塊進(jìn)行的，上述表達(dá)式中的 HC_WP_GRP_SIZE 為寫保護(hù)的操作塊大小，HC_ERASE_GRP_SIZE 則為擦除操作的快的大小。

eMMC 芯片的 GPP 的配置通常是只能進(jìn)行一次 (OTP)，一般會在產(chǎn)品量產(chǎn)階段，在產(chǎn)線上進(jìn)行。

分區(qū)屬性

eMMC 標(biāo)準(zhǔn)中，為 GPP 定義了兩類屬性，Enhanced attribute 和 Extended attribute。每個 GPP 可以設(shè)定兩類屬性中的一種屬性，不可以同時設(shè)定多個屬性。

Enhanced attribute

Default, 未設(shè)定 Enhanced attribute。Enhanced storage media， 設(shè)定 GPP 為 Enhanced storage media。在 eMMC 標(biāo)準(zhǔn)中，實(shí)際上并未定義設(shè)定 Enhanced attribute 后對 eMMC 的影響。Enhanced attribute 的具體作用，由芯片制造商定義。在實(shí)際的產(chǎn)品中，設(shè)定 Enhanced storage media 后，一般是把該分區(qū)的存儲介質(zhì)從 MLC 改變?yōu)?SLC，提高該分區(qū)的讀寫性能、壽命以及穩(wěn)定性。由于 1 個存儲單元下，MLC 的容量是 SLC 的兩倍，所以在總的存儲單元數(shù)量一定的情況下，如果把原本為 MLC 的分區(qū)改變?yōu)?SLC，會減少 eMMC 的容量，就是說，此時 eMMC 的實(shí)際總?cè)萘勘葮?biāo)稱的總?cè)萘繒∫稽c(diǎn)。（MLC 和 SLC 的細(xì)節(jié)可以參考 Flash Memory 章節(jié)內(nèi)容）

Extended attribute

Default, 未設(shè)定 Extended attribute。

System code， 設(shè)定 GPP 為 System code 屬性，該屬性主要用在存放操作系統(tǒng)類的、很少進(jìn)行擦寫更新的分區(qū)。

Non-Persistent，設(shè)定 GPP 為 Non-Persistent 屬性，該屬性主要用于存儲臨時數(shù)據(jù)的分區(qū)，例如 tmp 目錄所在分區(qū)、 swap 分區(qū)等。

在 eMMC 標(biāo)準(zhǔn)中，同樣也沒有定義設(shè)定 Extended attribute 后對 eMMC 的影響。Extended attribute 的具體作用，由芯片制造商定義。Extended attribute 主要是跟分區(qū)的應(yīng)用場景有關(guān)，廠商可以為不用應(yīng)用場景的分區(qū)做不同的優(yōu)化處理。

5、User Data Area

User Data Area (UDA) 通常是 eMMC 中最大的一個分區(qū)，是實(shí)際產(chǎn)品中，最主要的存儲區(qū)域。

5.1 容量大小

UDA 的容量大小不需要設(shè)置，在配置完其他分區(qū)大小后，再扣除設(shè)置 Enhanced attribute 所損耗的容量，剩下的容量就是 UDA 的容量。

5.2 軟件分區(qū)

為了更合理的管理數(shù)據(jù)，滿足不同的應(yīng)用需求，UDA 在實(shí)際產(chǎn)品中，會進(jìn)行軟件再分區(qū)。目前主流的軟件分區(qū)技術(shù)有 MBR（Master Boot Record）和 GPT（GUID Partition Table）兩種。這兩種分區(qū)技術(shù)的基本原理類似，如下圖所示：

軟件分區(qū)技術(shù)一般是將存儲介質(zhì)劃分為多個區(qū)域，既 SW Partitions，然后通過一個 Partition Table 來維護(hù)這些 SW Partitions。在 Partition Table 中，每一個條目都保存著一個 SW Partition 的起始地址、大小等的屬性信息。軟件系統(tǒng)在啟動后，會去掃描 Partition Table，獲取存儲介質(zhì)上的各個 SW Partitions 信息，然后根據(jù)這些信息，將各個 Partitions 加載到系統(tǒng)中，進(jìn)行數(shù)據(jù)存取。

MBR 和 GPT 此處不展開詳細(xì)介紹，更多的細(xì)節(jié)可以參考 wikipedia 上 MBR 和 GPT 相關(guān)介紹。

5.3 區(qū)域?qū)傩?/p>

eMMC 標(biāo)準(zhǔn)中，支持為 UDA 中一個特定大小的區(qū)域設(shè)定 Enhanced attribute。與 GPP 中的 Enhanced attribute 相同，eMMC 標(biāo)準(zhǔn)也沒有定義該區(qū)域設(shè)定 Enhanced attribute 后對 eMMC 的影響。Enhanced attribute 的具體作用，由芯片制造商定義。Enhanced attribute

Default, 未設(shè)定 Enhanced attribute。

Enhanced storage media， 設(shè)定該區(qū)域為 Enhanced storage media。在實(shí)際的產(chǎn)品中，UDA 區(qū)域設(shè)定為 Enhanced storage media 后，一般是把該區(qū)域的存儲介質(zhì)從 MLC 改變?yōu)?SLC。通常，產(chǎn)品中可以將某一個 SW Partition 設(shè)定為 Enhanced storage media，以獲得更好的性能和健壯性。

6、eMMC 分區(qū)應(yīng)用實(shí)例

在一個 Android 手機(jī)系統(tǒng)中，各個分區(qū)的呈現(xiàn)形式如下：

mmcblk0 為 eMMC 的塊設(shè)備;

mmcblk0boot0 和 mmcblk0boot1 對應(yīng)兩個 Boot Area Partitions;

mmcblk0rpmb 則為 RPMB Partition，

mmcblk0px 為 UDA 劃分出來的 SW Partitions;

如果存在 GPP，名稱則為 mmcblk0gp1、mmcblk0gp2、mmcblk0gp3、mmcblk0gp4;

root@xxx:/#ls/dev/block/mmcblk0* /dev/block/mmcblk0 /dev/block/mmcblk0boot0 /dev/block/mmcblk0boot1 /dev/block/mmcblk0rpmb /dev/block/mmcblk0p1 /dev/block/mmcblk0p2 /dev/block/mmcblk0p3 /dev/block/mmcblk0p4 /dev/block/mmcblk0p5 /dev/block/mmcblk0p6 /dev/block/mmcblk0p7 /dev/block/mmcblk0p8 /dev/block/mmcblk0p9 /dev/block/mmcblk0p10 /dev/block/mmcblk0p11 /dev/block/mmcblk0p12 /dev/block/mmcblk0p13 /dev/block/mmcblk0p14 /dev/block/mmcblk0p15 /dev/block/mmcblk0p16 /dev/block/mmcblk0p17 /dev/block/mmcblk0p18 /dev/block/mmcblk0p19 /dev/block/mmcblk0p20

每一個分區(qū)會根據(jù)實(shí)際的功能來設(shè)定名稱。

root@xxx:/#ls-l/dev/block/platform/mtk-msdc.0/11230000.msdc0/by-name/ lrwxrwxrwxrootroot2015-01-0304:03boot->/dev/block/mmcblk0p22 lrwxrwxrwxrootroot2015-01-0304:03cache->/dev/block/mmcblk0p30 lrwxrwxrwxrootroot2015-01-0304:03custom->/dev/block/mmcblk0p3 lrwxrwxrwxrootroot2015-01-0304:03devinfo->/dev/block/mmcblk0p28 lrwxrwxrwxrootroot2015-01-0304:03expdb->/dev/block/mmcblk0p4 lrwxrwxrwxrootroot2015-01-0304:03flashinfo->/dev/block/mmcblk0p32 lrwxrwxrwxrootroot2015-01-0304:03frp->/dev/block/mmcblk0p5 lrwxrwxrwxrootroot2015-01-0304:03keystore->/dev/block/mmcblk0p27 lrwxrwxrwxrootroot2015-01-0304:03lk->/dev/block/mmcblk0p20 lrwxrwxrwxrootroot2015-01-0304:03lk2->/dev/block/mmcblk0p21 lrwxrwxrwxrootroot2015-01-0304:03logo->/dev/block/mmcblk0p23 lrwxrwxrwxrootroot2015-01-0304:03md1arm7->/dev/block/mmcblk0p17 lrwxrwxrwxrootroot2015-01-0304:03md1dsp->/dev/block/mmcblk0p16 lrwxrwxrwxrootroot2015-01-0304:03md1img->/dev/block/mmcblk0p15 lrwxrwxrwxrootroot2015-01-0304:03md3img->/dev/block/mmcblk0p18 lrwxrwxrwxrootroot2015-01-0304:03metadata->/dev/block/mmcblk0p8 lrwxrwxrwxrootroot2015-01-0304:03nvdata->/dev/block/mmcblk0p7 lrwxrwxrwxrootroot2015-01-0304:03nvram->/dev/block/mmcblk0p19 lrwxrwxrwxrootroot2015-01-0304:03oemkeystore->/dev/block/mmcblk0p12 lrwxrwxrwxrootroot2015-01-0304:03para->/dev/block/mmcblk0p2 lrwxrwxrwxrootroot2015-01-0304:03ppl->/dev/block/mmcblk0p6 lrwxrwxrwxrootroot2015-01-0304:03proinfo->/dev/block/mmcblk0p13 lrwxrwxrwxrootroot2015-01-0304:03protect1->/dev/block/mmcblk0p9 lrwxrwxrwxrootroot2015-01-0304:03protect2->/dev/block/mmcblk0p10 lrwxrwxrwxrootroot2015-01-0304:03recovery->/dev/block/mmcblk0p1

三、eMMC 總線協(xié)議

1、 eMMC 總線接口

eMMC 總線接口定義如下圖所示：

各個信號的描述如下：

CLKCLK 信號用于從 Host 端輸出時鐘信號，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐胶驮O(shè)備運(yùn)作的驅(qū)動。

在一個時鐘周期內(nèi)，CMD 和 DAT0-7 信號上都可以支持傳輸 1 個比特，即SDR (Single Data Rate) 模式。此外，DAT0-7 信號還支持配置為DDR (Double Data Rate) 模式，在一個時鐘周期內(nèi)，可以傳輸 2 個比特。

Host 可以在通訊過程中動態(tài)調(diào)整時鐘信號的頻率（注，頻率范圍需要滿足 Spec 的定義）。通過調(diào)整時鐘頻率，可以實(shí)現(xiàn)省電或者數(shù)據(jù)流控（避免 Over-run 或者 Under-run）功能。在一些場景中，Host 端還可以關(guān)閉時鐘，例如 eMMC 處于 Busy 狀態(tài)時，或者接收完數(shù)據(jù)，進(jìn)入 Programming State 時。

CMDCMD 信號主要用于 Host 向 eMMC 發(fā)送 Command 和 eMMC 向 Host 發(fā)送對于的 Response。Command 和 Response 的細(xì)節(jié)會在后續(xù)章節(jié)中介紹。

DAT0-7DAT0-7 信號主要用于 Host 和 eMMC 之間的數(shù)據(jù)傳輸。在 eMMC 上電或者軟復(fù)位后，只有 DAT0 可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，完成初始化后，可配置 DAT0-3 或者 DAT0-7 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，即數(shù)據(jù)總線可以配置為 4 bits 或者 8 bits 模式。

Data StrobeData Strobe 時鐘信號由 eMMC 發(fā)送給 Host，頻率與 CLK 信號相同，用于 Host 端進(jìn)行數(shù)據(jù)接收的同步。Data Strobe 信號只能在HS400 模式下配置啟用，啟用后可以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，省去總線 tuning 過程。

更詳細(xì)的工作原理請參考 eMMC 工作模式 章節(jié)。

2、 eMMC 總線模型

eMMC 總線中一個 Host可以有多個 eMMC Devices?？偩€上的所有通訊都由 Host 端以一個 Command 開發(fā)發(fā)起，Host 一次只能與一個 eMMC Device 通訊。系統(tǒng)在上電啟動后，Host 會為所有 eMMC Device 逐個分配地址（RCA，Relative device Address）。當(dāng) Host 需要和某一個 eMMC Device 通訊時，會先根據(jù) RCA 選中該 eMMC Device，只有被選中的 eMMC Device 才會響應(yīng) Host 的 Command。

2.1 速率模式

隨著 eMMC 協(xié)議的版本迭代，eMMC 總線的速率越來越高。為了兼容舊版本的 eMMC Device，所有 Devices 在上電啟動或者 Reset 后，都會先進(jìn)入兼容速率模式（Backward Compatible Mode）。在完成 eMMC Devices 的初始化后，Host 可以通過特定的流程，讓 Device 進(jìn)入其他高速率模式，目前支持以下的幾種速率模式。

注：

Extended CSD byte[185] HS_TIMING 寄存器可以配置總線速率模式

Extended CSD byte[183] BUS_WIDTH 寄存器用于配置總線寬度和 Data Strobe

2.2 通信模型

Host 與 eMMC Device 之間的通信都是由 Host 以一個 Command 開始發(fā)起的，eMMC Device 在完成 Command 所指定的任務(wù)后，則返回一個 Response。

Read Data

Host 從 eMMC Device 讀取數(shù)據(jù)的流程如上圖所示。如果 Host 發(fā)送的是 Single Block Read 的 Command，那么 eMMC Device 只會發(fā)送一個 Block 的數(shù)據(jù)。如果 Host 在發(fā)送 Multiple Block Read 的 Command 前，先發(fā)送一個設(shè)定需要讀取的 Block Count 的 Command。eMMC Device 在完成指定 Block Count 的數(shù)據(jù)發(fā)送后，就自動結(jié)束數(shù)據(jù)傳輸，不需要 Host 主動發(fā)送 Stop Command。如果 Host 沒有發(fā)送設(shè)定需要讀取的 Block Count 的 Command，發(fā)送 Multiple Block Read 的 Command 后，eMMC Device 會持續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，直到 Host 發(fā)送 Stop Command 停止數(shù)據(jù)傳輸。

注：

從 eMMC Device 讀數(shù)據(jù)都是按 Block 讀取的。Block 大小可以由 Host 設(shè)定，或者固定為 512 Bytes，不同的速率模式下有所不同。

Write Data

Host 向 eMMC Device 寫入數(shù)據(jù)的流程如上圖所示。如果 Host 發(fā)送的是 Single Block Write Command，那么 eMMC Device 只會將后續(xù)第一個 Block 的數(shù)據(jù)寫入的存儲器中。如果 Host 在發(fā)送 Multiple Block Write 的 Command 前，先發(fā)送一個設(shè)定需要讀取的 Block Count 的 Command。eMMC Device 在接收到指定 Block Count 的數(shù)據(jù)后，就自動結(jié)束數(shù)據(jù)接收，不需要 Host 主動發(fā)送 Stop Command。如果 Host 沒有發(fā)送設(shè)定需要讀取的 Block Count 的 Command，發(fā)送 Multiple Block Write 的 Command 后，eMMC Device 會持續(xù)接收數(shù)據(jù)，直到 Host 發(fā)送 Stop Command 停止數(shù)據(jù)傳輸。eMMC Device 在接收到一個 Block 的數(shù)據(jù)后，會進(jìn)行 CRC 校驗，然后將校驗結(jié)果通過 CRC Token 發(fā)送給 Host。發(fā)送完 CRC Token 后，如果 CRC 校驗成功，eMMC Device 會將數(shù)據(jù)寫入到內(nèi)部存儲器時，此時 DAT0 信號會拉低，作為 Busy 信號。Host 會持續(xù)檢測 DAT0 信號，直到為高電平時，才會接著發(fā)送下一個 Block 的數(shù)據(jù)。如果 CRC 校驗失敗，那么 eMMC Device 不會進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入，此次傳輸后續(xù)的數(shù)據(jù)都會被忽略。

注：

向 eMMC Device 寫數(shù)據(jù)都是按 Block 寫入的。Block 大小可以由 Host 設(shè)定，或者固定為 512 Bytes，不同的速率模式下有所不同。

No Data在 Host 與 eMMC Device 的通信中，有部分交互是不需要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，還有部分交互甚至不需要 eMMC Device 的回復(fù) Response。

Command

如上圖所示，eMMC Command 由 48 Bits 組成，各個 Bits 的解析如下所示：

Start Bit 固定為 "0"，在沒有數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r下，CMD 信號保持高電平，當(dāng) Host 將 Start Bit 發(fā)送到總線上時，eMMC Device 可以很方便檢測到該信號，并開始接收 Command。

Transmission Bit 固定為 "1"，指示了該數(shù)據(jù)包的傳輸方向為 Host 發(fā)送到 eMMC Device。

Command Index 和 Argument 為 Command 的具體內(nèi)容，不同的 Command 有不同的 Index，不同的 Command 也有各自的 Argument。更多的細(xì)節(jié)，請參考eMMC Commands 章節(jié)。

CRC7 是包含 Start Bit、Transmission Bit、 Command Index 和 Argument 內(nèi)容的 CRC 校驗值。End Bit 為結(jié)束標(biāo)志位，固定為"1"。

注：

CRC 校驗簡單來說，是發(fā)送方將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)“除于”（模2除）一個約定的數(shù)，并將得到的余數(shù)附在數(shù)據(jù)上一并發(fā)送出去。 接收方收到數(shù)據(jù)后，再做同樣的“除法”，然后校驗得到余數(shù)是否與接收的余數(shù)相同。如果不相同，那么意味著數(shù)據(jù)在傳輸過 程中發(fā)生了改變。更多的細(xì)節(jié)不在本文展開描述，感興趣的讀者可以參考 CRC wiki 中的介紹。

Response

eMMC Response 有兩種長度的數(shù)據(jù)包，分別為 48 Bits 和 136 Bits。Start Bit 與 Command 一樣，固定為 "0"，在沒有數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r下，CMD 信號保持高電平，當(dāng) eMMC Device 將 Start Bit 發(fā)送到總線上時，Host 可以很方便檢測到該信號，并開始接收 Response。

Transmission Bit 固定為 "0"，指示了該數(shù)據(jù)包的傳輸方向為 eMMC Device 發(fā)送到 Host。

Content 為 Response 的具體內(nèi)容，不同的 Command 會有不同的 Content。更多的細(xì)節(jié)，請參考eMMC Responses 章節(jié)。CRC7 是包含 Start Bit、Transmission Bit 和 Content 內(nèi)容的 CRC 校驗值。End Bit 為結(jié)束標(biāo)志位，固定為"1"。

Data BlockData Block 由 Start Bit、Data、CRC16 和 End Bit 組成。以下是不同總線寬度和 Data Rate 下，Data Block 詳細(xì)格式。1 Bit Bus SDR

CRC 為 Data 的 16 bit CRC 校驗值，不包含 Start Bit。

4 Bits Bus SDR

各個 Data Line 上的 CRC 為對應(yīng) Data Line 的 Data 的 16 bit CRC 校驗值。

8 Bits Bus SDR

各個 Data Line 上的 CRC 為對應(yīng) Data Line 的 Data 的16 bit CRC 校驗值。

4 Bits Bus DDR

8 Bits Bus DDR

在 DDR 模式下，Data Line 在時鐘的上升沿和下降沿都會傳輸數(shù)據(jù)，其中上升沿傳輸數(shù)據(jù)的奇數(shù)字節(jié) （Byte 1,3,5 ...），下降沿則傳輸數(shù)據(jù)的偶數(shù)字節(jié)（Byte 2,4,6 ...）。此外，在 DDR 模式下，1 個 Data Line 上有兩個相互交織的 CRC16，上升沿的 CRC 比特組成 odd CRC16，下降沿的 CRC 比特組成 even CRC16。odd CRC16 用于校驗該 Data Line 上所有上升沿比特組成的數(shù)據(jù)，even CRC16 則用于校驗該 Data Line 上所有下降沿比特組成的數(shù)據(jù)。

注：

DDR 模式下使用兩個 CRC16 作為校驗，可能是為了更可靠的校驗，選用 CRC16 而非 CRC32 則可能是出于兼容性設(shè)計的考慮。

CRC Status Token在寫數(shù)據(jù)傳輸中，eMMC Device 接收到 Host 發(fā)送的一個 Data Block 后，會進(jìn)行 CRC 校驗，如果校驗成功，eMMC 會在對應(yīng)的 Data Line 上向 Host 發(fā)回一個 Positive CRC status token (010)，如果校驗失敗，則會在對應(yīng)的 Data Line 上發(fā)送一個 Negative CRC status token (101)。

讀數(shù)據(jù)時，Host 接收到 eMMC Device 發(fā)送的 Data Block 后，也會進(jìn)行 CRC 校驗，但是不管校驗成功或者失敗，都不會向 eMMC Device 發(fā)送 CRC Status Token。

Positive CRC status token

Negative CRC status token

3、eMMC 總線測試過程

當(dāng) eMMC Device 處于 SDR 模式時，Host 可以發(fā)送 CMD19 命令，觸發(fā)總線測試過程（Bus testing procedure），測試總線硬件上的連通性。如果 eMMC Device 支持總線測試，那么 eMMC Device 在接收到 CMD19 后，會發(fā)回對應(yīng)的 Response，接著 eMMC Device 會發(fā)送一組固定的測試數(shù)據(jù)給 Host。Host 接收到數(shù)據(jù)后，檢查數(shù)據(jù)正確與否，即可得知總線是否正確連通。如果 eMMC Device 不支持總線測試，那么接收到 CMD19 時，不會發(fā)回 Response?？偩€測試不支持在 DDR 模式下進(jìn)行。

測試數(shù)據(jù)如下所示：

總線寬度為 1 時，只發(fā)送 DAT0 上的數(shù)據(jù)，總線寬度為 4 時，則只發(fā)送 DAT0-3 上的數(shù)據(jù)

4、eMMC 總線 Sampling Tuning

由于芯片制造工藝、PCB 走線、電壓、溫度等因素的影響，數(shù)據(jù)信號從 eMMC Device 到達(dá) Host 端的時間是存在差異的，Host 接收數(shù)據(jù)時采樣的時間點(diǎn)也需要相應(yīng)的進(jìn)行調(diào)整。而Host 端最佳采樣時間點(diǎn)，則是通過 Sampling Tuning 流程得到。不同 eMMC Device 最佳的采樣點(diǎn)可能不同，同一 eMMC Device 在不同的環(huán)境下運(yùn)作時的最佳采樣點(diǎn)也可能不同。在 eMMC 標(biāo)準(zhǔn)中，定義了在 HS200 模式下可以進(jìn)行 Sampling Tuning。

4.1 Sampling Tuning 流程

Sampling Tuning 是用于計算 Host 最佳采樣時間點(diǎn)的流程，大致的流程如下：

Host 將采樣時間點(diǎn)重置為默認(rèn)值

Host 向 eMMC Device 發(fā)送 Send Tuning Block 命令

eMMC Device 向 Host 發(fā)送固定的 Tuning Block 數(shù)據(jù)

Host 接收到 Tuning Block 并進(jìn)行校驗

Host 修改采樣時點(diǎn)，重新從第 2 步開始執(zhí)行，直到 Host 獲取到一個有效采樣時間點(diǎn)區(qū)間

Host 取有效采樣時間點(diǎn)區(qū)間的中間值作為采樣時間點(diǎn)，并推出 Tuning 流程上述流程僅僅是一個示例。Tuning 流程執(zhí)行的時機(jī)、頻率和具體的步驟是由 Host 端的 eMMC Controller 具體實(shí)現(xiàn)而定的。

4.2 Tuning Block 數(shù)據(jù)

Tuning Block 是專門為了 Tuning 而設(shè)計的一組特殊數(shù)據(jù)。相對于普通的數(shù)據(jù)，這組特殊數(shù)據(jù)在傳輸過程中，會更高概率的出現(xiàn) high SSO noise、deterministic jitter、ISI、timing errors 等問題。這組數(shù)據(jù)的具體內(nèi)容如下所示：

在這里插入圖片描述

總線寬度為 1 時，只發(fā)送 DAT0 上的數(shù)據(jù)，總線寬度為 4 時，則只發(fā)送 DAT0-3 上的數(shù)據(jù)

四、eMMC 工作模式

1、Overview

eMMC Device 在 Power On、HW Reset 或者 SW Reset 時，Host 可以觸發(fā) eMMC Boot，讓 eMMC 進(jìn)入Boot Mode。在此模式下，eMMC Device 會將 Boot Data 發(fā)送給 Host，這部分內(nèi)容通常為系統(tǒng)的啟動代碼，如 BootLoader。

如果 Host 沒有觸發(fā) Boot 流程或者 Boot 流程完成后，eMMC Device 會進(jìn)入Device Identification Mode。在此模式下，eMMC Device 將進(jìn)行初始化，Host 會為 eMMC Device 設(shè)定工作電壓、協(xié)商尋址模式以及分配 RCA 設(shè)備地址。

Device Identification Mode 結(jié)束后，就會進(jìn)入 Data Transfer Mode。在此模式下，Host 可以發(fā)起數(shù)據(jù)讀寫流程。

進(jìn)入 Data Transfer Mode 后，Host 可以發(fā)起命令，讓 eMMC Device 進(jìn)入Interrupt Mode。在此模式下，eMMC Device 會等待內(nèi)部的中斷事件，例如，寫數(shù)據(jù)完成等。eMMC Device 在收到內(nèi)部中斷事件時，會向 Host 發(fā)送 Response，然后切換到 Data Transfer Mode，等待 Host 后續(xù)的數(shù)據(jù)讀寫命令。

2、 Boot Operation Mode

2.1 Boot From eMMC Device

在 Power On、HW Reset 或者 SW Reset 后，如果 eMMC Device 有使能 Boot Mode（即，寄存器位 BOOT_PARTITION_ENABLE (EXT_CSD byte [179]) 指定了啟動分區(qū)），那么 Host 有兩種方式可以讓 eMMC Device 進(jìn)入 Boot Mode，分別定義為 Original Boot 和 Alternative Boot，如下：

Original Boot：拉低 CMD 信號并保持不少于 74 個時鐘周期

Alternative Boot：保持 CMD 信號為高電平，74 個時鐘周期后，發(fā)送參數(shù)為 0xFFFFFFFA 的 CMD0 命令進(jìn)入 Boot Mode 后，eMMC Device 會根據(jù)寄存器位 BOOT_PARTITION_ENABLE 的設(shè)定，從兩個 Boot partitions 和 UDA 中選擇一個分區(qū)讀取大小為 128KB × BOOT_SIZE_MULT (EXT_CSD byte [226]) 的 Boot Data 通過 Data Lines 發(fā)送給 Host。

在 Boot Data 數(shù)據(jù)傳輸過程中，Host 可以打斷數(shù)據(jù)傳輸，提前結(jié)束 Boot Mode，方法如下：

Original Boot：傳輸過程中，拉高 CMD 信號

Alternative Boot：傳輸過程中，發(fā)送參數(shù)為 0xF0F0F0F0 的 CMD0 命令Host 發(fā)送參數(shù)為 0xF0F0F0F0 的 CMD0 命令，可以讓 eMMC Device 進(jìn)行 SW Reset。Host 拉高 RST_n 信號可以觸發(fā) eMMC Device 進(jìn)行 HW Reset。

2.2 Boot Acknowledge

如果寄存器位 BOOT_ACK (EXT_CSD byte [179]) 被設(shè)定為 1， eMMC Device 會在 Host 觸發(fā) Boot Mode 的 50 ms 內(nèi)，在 DAT0 上發(fā)送一個 "010" Boot ACK 給 Host。

2.3 Boot Bus 配置

EXT_CSD byte [177] BOOT_BUS_CONDITIONS 寄存器用于配置在 Boot Mode 時，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目偩€狀態(tài)。通過 BOOT_BUS_CONDITIONS 寄存器配置，在 Boot Mode 時，總線可以支持以下幾種模式：

BOOT_BUS_CONDITIONS 寄存器還可以配置退出 Boot Mode 后，是復(fù)位還是保留當(dāng)前總線配置。如果配置為復(fù)位，那么退出 Boot Mode 后，總線會被復(fù)位為 Backward Compatible SDR x1 模式，如果配置為保留，那么退出 Boot Mode 后，總線會保留 Boot Mode 時的總線模式。

1. BOOT_BUS_CONDITIONS 寄存器為 nonvolatile 屬性，配置內(nèi)容掉電不會丟失。 2. 如果 eMMC Device 沒有經(jīng)過 Boot Mode，BOOT_BUS_CONDITIONS 寄存器不會改變總線模式。 3. 退出 Boot Mode 后，還可以通過 HS_TIMING 和 BUS_WIDTH 寄存器配置總線模式。

2.4 Boot Data 更新

eMMC Device 在從廠商出貨時，沒有存儲內(nèi)容，也沒有使能 Boot Mode。使用 eMMC Devcie 產(chǎn)品需要先通過其他的方式（例如，通過 USB、UART 等）啟動一個下載系統(tǒng)，將 Boot Data 以及其他的系統(tǒng)數(shù)據(jù)寫入到 eMMC 中，同時使能 Boot Mode 并設(shè)定 Boot Bus 模式。而后，產(chǎn)品才能從 eMMC Device 上啟動軟件系統(tǒng)。Boot Data 的更新與其他數(shù)據(jù)的寫入類似，更多的數(shù)據(jù)寫入細(xì)節(jié)，請參考 Data Transfer Mode 小節(jié)。

3、Device Identification Mode

如果 Host 沒有觸發(fā) Boot 流程或者 Boot 流程完成后，eMMC Device 會進(jìn)入 Device Identification Mode。eMMC Device 在退出 Boot Mode 后或者沒使能 Boot Mode 時 Power On、HW Reset 或者 SW Reset 后，會進(jìn)入 Device Identification Mode 的 Idle State。在 Idle State 下，eMMC Device 會進(jìn)行內(nèi)部初始化，Host 需要持續(xù)發(fā)送 CMD1命令，查詢 eMMC Device 是否已經(jīng)完成初始化，同時進(jìn)行工作電壓和尋址模式協(xié)商。Host 發(fā)送的 CMD1 命令的參數(shù)中，包含了 Host 所支持的工作電壓和尋址模式信息，eMMC Device 在接收到這些信息后，會進(jìn)行匹配。如果 eMMC Devcie 和 Host 所支持的工作電壓和尋址模式不匹配，那么 eMMC Device 會進(jìn)入Inactive State。eMMC Device 在接收到 CMD1 命令后，會將 OCR register 的內(nèi)容作通過 Response 返回給 Host，其中包含了 eMMC Device 是否完成初始化的標(biāo)志位、設(shè)備工作電壓范圍 Voltage Range 和存儲訪問模式 Memory Access Mode 信息。eMMC Device 完成初始化后，就會進(jìn)入 Ready State。在該 State 下，Host 會發(fā)送 CMD2 命令，獲取 eMMC Device 的 CID。

CID，即 Device identification number，用于標(biāo)識一個 eMMC Device。它包含了 eMMC Device 的制造商、OEM、設(shè)備名稱、設(shè)備序列號、生產(chǎn)年份等信息，每一個 eMMC Device 的 CID 都是唯一的，不會與其他的 eMMC Device 完全相同。eMMC Device 接收到 CMD2 后，會將 127 Bits 的 CID register 的內(nèi)容通過 Response 返回給 Host。發(fā)送完 CID 后，eMMC Device 接著就會進(jìn)入 Identification State。而后，Host 會發(fā)送參數(shù)包含 16 Bits RCA 的 CMD3 命令，為 eMMC Device 分配 RCA。設(shè)定完 RCA 后，eMMC Devcie 就完成了 Devcie Identification，進(jìn)入 Data Transfer Mode。

節(jié)只描述了單個 eMMC Device 的 Devcie Identification 過程，多個 eMMC 的 Device Identification 過程與此類似，更多的細(xì)節(jié)可以參考 eMMC Spec。

3.1 Voltage Range

eMMC Device 支持 3.3v 和 1.8v 兩種工作電壓模式。在 1.8v 模式下，eMMC Device 會更加的省電。

3.2 Memory Access Mode

Memory Access Mode 決定了 eMMC Device 在響應(yīng) Host 的數(shù)據(jù)讀寫請求時，是如何訪問內(nèi)部存儲器的。在 eMMC 標(biāo)準(zhǔn)中存在兩種 Memory Access Mode：Byte Access Mode 和Sector Access Mode。在數(shù)據(jù)讀寫的 Command 中，Host 會將讀寫的地址 A 作為 Command 的參數(shù)發(fā)送給 eMMC Device，在 Byte Access Mode 下，eMMC Device 將從第 A 個 Byte 開始進(jìn)行讀寫操作，而在 Sector Access Mode 下，eMMC Device 將會從第 A 個 Sector 開始進(jìn)行讀寫操作，一個 Sector 的大小為 512 Bytes 或者 4 KBytes，更大的 Sector 支持更大容量的存儲器訪問。使用 Byte Access Mode 更加的靈活高效，但是由于尋址位數(shù)的限制，不能訪問超過 2GB 的存儲內(nèi)容。Sector Access Mode 則支持大容量存儲的訪問，其中 512 Bytes Sector 可以支持最大 256 GB 容量的存儲訪問，更大容量的需求則可以使用 4 KBytes Sector。

3.3 RCA - Relative device Address

RCA 是在 Devcie Identification 過程中，由 Host 分配的 16 Bits 的設(shè)備地址，主要用于 Data Transfer Mode 下進(jìn)行通信時，選定具體要進(jìn)行操作的 eMMC Devcie。Host 分配的 RCA 通常從 1 開始遞增，0 地址作為廣播地址。eMMC Devcie 的 RCA register 保存了 Host 分配的 RCA。

3.4 Data Transfer Mode

eMMC Device 完成 Device Identification 后，就會進(jìn)入到 Data Transfer Mode 的 Standby State。在 Standby State 時，Host 可以通過發(fā)送 CMD5 命令，讓 eMMC Devcie 進(jìn)入 低功耗的 Sleep State，而后再發(fā)送 CMD5 命令則可以讓 eMMC Device 退出 Sleep State。在 Standby State 時，Host 可以通過發(fā)送 CMD7 命令，讓 eMMC Devcie 進(jìn)入 Transfer State，而后再發(fā)送 CMD7 命令則可以讓 eMMC Device 退出 Transfer State。

3.5 Read Data

在 Transfer State 時，Host 可以發(fā)送以下的命令，觸發(fā)數(shù)據(jù)讀取流程：

eMMC Device 在接收到上述幾個 CMD 時，就會進(jìn)入 Sending-data State。在此 State 下，eMMC Device 會持續(xù)將數(shù)據(jù)發(fā)送給 Host，直到指定數(shù)量的數(shù)據(jù) Block 傳輸完成或者接收到 Host 發(fā)送的 CMD12 傳輸停止命令。eMMC Device 在停止發(fā)送數(shù)據(jù)后，會返回到 Transfer State。如果 Host 在發(fā)送 CMD18 前，先發(fā)送一個設(shè)定需要讀取的 Block Count 的 CMD23。eMMC Device 在完成指定 Block Count 的數(shù)據(jù)發(fā)送后，就自動結(jié)束數(shù)據(jù)傳輸，不需要 Host 主動發(fā)送停止命令 CMD12。如果 Host 沒有發(fā)送設(shè)定需要讀取的 Block Count 的 Command，發(fā)送 Multiple Block Read 的 Command 后，eMMC Device 會持續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，直到 Host 發(fā)送 Stop Command 停止數(shù)據(jù)傳輸。

如果在發(fā)送 CMD18 前，先發(fā)送 CMD23 設(shè)定需要讀取的 Block Count，那么 eMMC Device 會在發(fā)送完指定數(shù)量的 Block 后，自動停止發(fā)送數(shù)據(jù)。

3.6 Write Data

在 Transfer State 時，Host 可以發(fā)送以下的命令，觸發(fā)數(shù)據(jù)寫入流程：

CID 寄存器值通常是只能寫一次，由廠家在生產(chǎn)時確定并寫入 CSD 寄存器值的部分位則可以多次改寫。

eMMC Device 在接收到上述幾個 CMD 時，就會進(jìn)入Receive-data State，在此 State 下，eMMC Devcie 會持續(xù)從 Host 接收數(shù)據(jù)，并存儲到內(nèi)部的 Buffer 或者寄存器中。

如果 Host 在發(fā)送 CMD25 前，先發(fā)送一個設(shè)定需要寫入的 Block Count 的 CMD23。eMMC Device 在完成指定 Block Count 的數(shù)據(jù)接收后，就自動結(jié)束數(shù)據(jù)傳輸，不需要 Host 主動發(fā)送停止命令 CMD12。

如果 Host 沒有發(fā)送設(shè)定需要寫入的 Block Count 的 Command，發(fā)送 Multiple Block Write 的 Command 后，eMMC Device 會持續(xù)接收數(shù)據(jù)，直到 Host 發(fā)送 Stop Command 停止數(shù)據(jù)傳輸。

eMMC Device 在開始進(jìn)行寫入操作時，會先將接收到的數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)部 Buffer 中，然后在后臺將 Buffer 中的數(shù)據(jù)寫入到 Flash 中。通常情況下，Host 發(fā)送數(shù)據(jù)的速度會比 eMMC 寫入 Flash 的速度快，所以內(nèi)部的 Buffer 會出現(xiàn)寫滿的狀態(tài)，此時 eMMC Devcie 會將 DAT0 信號線拉低作為 Busy 信號。Host 收到 Busy 信號后，就會暫停發(fā)送數(shù)據(jù)，等到 eMMC Device 將 Buffer 中的數(shù)據(jù)處完一部分并解除 Busy 信號后，再重新發(fā)送數(shù)據(jù)。

當(dāng) eMMC Device 完成數(shù)據(jù)接收后，就會進(jìn)入到 Programming State，將內(nèi)部 Buffer 中剩余未寫入的數(shù)據(jù)寫入到 Flash 中。在該 State 下，eMMC Device 會持續(xù)將 DAT0 拉低，作為 Busy 信號。如果在完成寫入前，有收到新的寫入命令，那么 eMMC Device 會立刻退回到 Receive-data State，進(jìn)行數(shù)據(jù)接收；如果在完成寫入前，沒有收到新的寫入命令，則會在完成寫入后，退回到 Transfer State。

如果 eMMC Devcie 在 Programming State 時，還沒有完成寫入操作，就收到參數(shù)不等于自身 RCA 的 CMD7 命令，那么 eMMC Device 會進(jìn)入到 Disconnect State。在該 State 下，eMMC Device 會繼續(xù)進(jìn)行寫入操作，寫入完成后則進(jìn)入到 Stand-by State。

如果 eMMC Device 在 Disconnect State 時，還沒有完成寫入操作，就收到參數(shù)等于自身 RCA 的 CMD7 命令，那么 eMMC Devcie 會從新回到 Programming State。

3.7 Packed Commands - Packed Read and Packed Write

eMMC 標(biāo)準(zhǔn)中，支持將對多個不連續(xù)地址的數(shù)據(jù)讀取或者寫入。