i.MX RT-EMMC读写操作简要说明

鸣涧

i.MX RT-EMMC读写操作简要说明






1, EMMC概述

    eMMC,全称为embedded MultiMediaCard。MultiMediaCard即 MMC，是一种闪存卡（Flash Memory Card）标准，它定义了 MMC 的架构以及访问Flash Memory的接口和协议，而MMC前面加了个embedded，主要就是为了突出它是embedded 在电路板上的。 eMMC 是对MMC 的一个拓展，以满足更高标准的性能、成本、体积、稳定和易用等方面的需求，近年来在手机，平板电脑以及对体积、可靠性和性能要求高的嵌入式领域得到广泛的应用.

2, eMMC内部架构

   eMMC内部主要可以分为 Flash Memory、Flash Controller 以及 Host Interface 三大部分：

    eMMC的Flash Memory都是使用的NandFlash作为存储介质，其内部又可分为BootArea(4MB), RPMB(4MB), General Purpose(默认不存在)和User Data分区(总容量 - 其他分区空间)，注意这几个分区为硬件分区，每个存储空间都是独立寻址的，即访问地址范围为 0 ~partition size，具体访问哪个分区需要主机发送命令来选择PARTITION_ACCESS.

  

   eMMC内部集成了Flash Controller，用于完成擦写均衡、坏块管理、ECC校验等功能。相比于直接将 NAND Flash 接入到 Host 端，eMMC 屏蔽了 NAND Flash 的物理特性，可以减少 Host 端软件的复杂度，让 Host 端专注于上层业务,省去对 NAND Flash 进行特殊的处理。同时，eMMC 通过使用 Cache和Memory Array 等技术，在读写性能上也比 NAND Flash 要好很多.

EMMC缺点：

• 相对NandFlash会贵.
• 封装BGA（因为EMMC速度比较快,BGA封装对信号完整性比较好）.
  

--eMMC与Host端的接口为8位并行接口：

  I,Clk： 0~200MHz，每个cycle可以在上升沿或下降沿传输，也可以在上升沿和下降沿都传输;

  II,Data_Strobe：由slave device 发送给host controller，主要用在HS400 mode（5.0规范以后版本才有），频率与clk一致，启用后可以提高数据传输的稳定性，省去总线 tuning 过程;

  III,CMD：双向信号线，用于从host发送命令给device和device发送response给host，总线上的所有通讯都是由Host 端以一个 Command通过CMD信号发起；

  IV,DAT[0:7]：双向信号线，工作在push pull mode，支持 1bit, 4bit, 8bit传输，默认上电或reset后只有DATA0用于数据传输，完成初始化后，可配置 为DAT0-3（4线模式）或者 DAT0-7（8线模式） 进行数据传输.

3,eMMC电源

  eMMC有两组电源域，其中VCCQ主要用于eMMC IO BLOCK的供电也就是与host接口IO部分的供电，同时也给eMMC内部的Flash控制器供电，VCC则主要给eMMC内部的NandFlash存储介质以及eMMC Flash控制器与NandFlash的接口IO供电；

  VCC支持两种电压，2.7v~3.6v和1.7~1.95v。而VCCQ则支持三种电压，2.7v~3.6v，

  1.7v~1.95v和1.1v~1.3v，其中VCCQ（2.7v~3.6v）范围下不支持HS200和HS400速度模式；

4,eMMC速率

   随着eMMC 协议的版本迭代，eMMC 总线的速率越来越高。为了兼容旧版本的 eMMC Device，所有 Devices 在上电启动或者 Reset 后，都会先进入兼容速率模式（Backward Compatible Mode）。在完成 eMMC Devices 的初始化后，Host 可以通过特定的流程，让Device 进入其他高速率模式，目前支持以下的几种速率模式

--注意：I.MXRT105X,106X目前只能支持到EMMC4.5（HS200）,I.MXRT117X能支持到EMMC5.0（HS400）.

5,eMMC读写时序

Read Data:

Write Data:

6, I.MXRT1052的EMMC接口

  uSDHC databus and power domain:

--i.MXRT1052有两个uSDHC接口都可以接入eMMC device，uSDHC1和uSDHC2，

  其中uSDHC1支持1-bit和4bit databus模式，

  而uSDHC2支持1-bit，4-bit和8-bit databus模式，而IO接口则支持1.8v和3.3v电源，

--其中uSDHC1的接口电平由NVCC_SD0电源域管理，uSDHC2接口电平由NVCC_SD1管理，具体电平由外接设备决定也可以动态切换.

uSDHC supported spec. and speed mode:

-- uSDHC的时钟源可选择PLL2_PFD0和PLL2_PFD2，最高时钟频率为208MHz；

uSDHC clock domain:

  Note：uSDHC时钟推荐选择PFD0，因为RT1052的代码里默认都把PFD2作为SEMC的时钟源，而SDRAM最高为166MHz，这样uSDHC如果选择同一个时钟源则速度受限。

7,I.MXRT eMMC参考原理图

8,i.MXRT EMMC API函数.

--对i.MXRT系列的应用来说,更多的应用场景是涉及到对eMMC的数据读和写，所以无论是裸数据读写还是通过嵌入文件系统来管理读写，都是需要打通最底层对eMMC的读、擦和写，换句话说就是向上层提供如下图所示的Init，Read, Write和Erase的API并设计好传参.

--对eMMC来讲，其读写操作的最小单位与NandFlash一样为Block，每个Block的size默认为512 Bytes，而擦除则是以Group为单位，而每个Group的size则可以通过CMD命令读取eMMC的CSD寄存器来判断.

A, status_t MMC_Init(mmc_card_t *card);

B, status_t MMC_CardInit(mmc_card_t *card);

C, status_t MMC_ReadBlocks(mmc_card_t *card, uint8_t *buffer, uint32_t startBlock, uint32_t blockCount);

D, status_t MMC_WriteBlocks(mmc_card_t *card, const uint8_t *buffer, uint32_t startBlock, uint32_t blockCount);

E, status_t MMC_EraseGroups(mmc_card_t *card, uint32_t startGroup, uint32_t endGroup);

9,基于NXP提供的eMMC读写驱动示例工程,做板级的驱动移植注意事项.

--首先修改板级支持文件，pinmux.c和board.h，将其修改成板子eMMC所连接的uSDHC接口，并且配置好eMMC的VCC和VCCQ电压,VCCQ电压为3.3v时最高速度只能支持到DDR52速度模式

--如果VCCQ使用3.3v供电,则需要修改fsl_sdmmc_host.h文件，将V180，V120电压模式和HS200速度模式手动修改成 SDMMC_NOT_SUPPORT，避免sdmmc里面状态机切换成HS200；

--uSDHC时钟部分，建议把uSDHC的时钟源选择PLL2_PFD0并且2分配为198MHz（uSDHC模块最高工 作频率为208MHz），避免跟SDRAM的时钟源选择同一个.