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  eMMC芯片是 Embedded MultiMediaCard的簡稱，這是IC芯片，最初用于手機、平板電腦和其他移動設備，集成了控制器和閃存芯片(NANflash/Norflash)，并提供標準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。

  MMC是一種用于固態(tài)非易失性存儲的內(nèi)存卡(memory card)規(guī)范，對的，它是一種標準的接口規(guī)范。它定義了諸如卡的形態(tài)、尺寸、容量、電氣信號、和主機之間的通信協(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存儲產(chǎn)品，其讀取速度為400MB/s，但是因為使用的是8位并行界面，因此性能潛力已經(jīng)基本到達瓶頸，UFS即將成為了新的發(fā)展趨勢，UFS(通用flash存儲標準) 2.0有兩個版本：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。

  關于圖片，這里強調(diào)幾點：

  ● 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;

  ● MMC強調(diào)的是多媒體存儲(MM，MultiMedia);

  ● SD強調(diào)的是安全和數(shù)據(jù)保護(S，Secure);

  ● SDIO是從SD演化出來的，強調(diào)的是接口(IO，Input/Output)，不再關注另一端的具體形態(tài)(可以是WIFI設備、Bluetooth設備、GPS等等)。

  3. 規(guī)范簡介

  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block組成：

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

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

  ● Card interface(CMD、CLK、DATA)，總線接口，外界訪問卡內(nèi)部存儲介質(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)部存儲介質(zhì);

  ● Power模塊，提供reset、上電檢測等功能;

  ● 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)非易失性存儲介質(zhì)的通信協(xié)議，從產(chǎn)業(yè)化的角度看，這些存儲介質(zhì)一般集成在一個獨立的外部模塊中(卡、WIFI模組等)，通過物理總線和CPU連接。對任何有線的通信協(xié)議來說，總線規(guī)范都是非常重要的。關于MMC總線規(guī)范，簡單總結(jié)如下：

  1)物理信號有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)是允許動態(tài)配置的，包括1-bit (默認)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中標出上拉的原因。另外，由于數(shù)據(jù)線寬度是動態(tài)可配的，這要求CPU可以動態(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)范定義了一種簡單的、主從式的總線協(xié)議，MMC卡位從機(slave)，CPU為主機(Host)。

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

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

  ● Response，Slave通過CMD線發(fā)送給Host，用于回應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)線的個數(shù)可以是1、4或者8。在每一個時鐘周期，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個信標。一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程也稱作Bus Operation，根據(jù)場景的不同，MMC協(xié)議規(guī)定了很多類型的Bus Operation(具體可參考相應的規(guī)范)。