exynos 4412 eMMC配置及使用方法


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* @author    Maoxiao Hu
* @version   V1.0.0
* @date       Feb-2015
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本文會不時完善和糾正一些小錯誤,務必請到  http://www.cnblogs.com/humaoxiao 參考最新版本。
 
開發板:迅為4412精英版。
uboot:uboot-2014-10。
開發板上的eMMC:三星  KLMxGxxEMx-B031 容量4GB 使用eMMC 5.0標准。
exynos4412上的eMMC控制器:使用的eMMC4.41標准。
 
參考文檔:見文末。 參考文檔 [2] 需要到JESD網站下載。

此款三星eMMC兼容e.MMC 5.0標准協議,但是4412的eMMC控制器是使用的e.MMC 4.4標准,這樣的搭配是不是不太好暫且不表。

一、時鍾

1.1 eMMC時鍾部分

最基礎的部分還是時鍾,eMMC支持的時鍾分為好多種比如26M 52M HS200 HS400,當然eMMC越高端支持的時鍾模式也就越多。
怎么知道eMMC支持的時鍾模式,查一下 Extended CSD Register 的 [196] 字節即可,這里的這款B031芯片讀數為0x57,那么這個0x57中的每一位含義是什么呢,查閱文檔 [2] 的7.4.54節:
 
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對照后0 1 2 4 6 位為1,即支持HS400 HS200 HS52-DDR HS52 HS26,4412可以選用任意一種時鍾模式操作eMMC。
 
這里還有不同的模式需要的時鍾速率及最大傳輸速率。
 
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1.2 4412 eMMC控制器部分

從CMU(Clock Management Unit)模塊中找到MMC控制器時鍾圖,如下:
 
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系統上電默認使用XusbXTI時鍾源,但是在實際使用中24M時鍾是遠遠不夠的,所以我們按照手冊推薦將時鍾源選擇到SCLKmpll_user_t ,選擇方法請參考《exynos 4412 時鍾配置》
 
MUXmmc0-3涉及的寄存器:

    CLK_SRC_FSYS

    地址:0x1003C240

    默認值:0x00011111

    設置后的值:0x00066666

DIVmmc0-3和DIVmmc0-3_pre涉及的寄存器:

    CLK_DIV_FSYS1 & CLK_DIV_FSYS2 & CLK_DIV_FSYS3

    地址:0x1003C544 & 0x1003C548 & 0x1003C54C

    默認值:0x00000000 & 0x00000000 & 0x00000000

    設置后的值:0x09010901 & 0x09010901 & 0x09010901

這樣在MPLL為800MHz的情況下,先二分頻再十分頻,最后eMMC控制器的時鍾是40MHz。但是如果eMMC芯片支持HS200或者HS400高速模式,那么隨后對控制器時鍾進行修改即可。 

二、確定Class

我們都知道,eMMC也是分等級的,分別從Class0 ~ Class11 ,不同的Class支持的命令范圍不同,不先確定Class就不敢確定發出的指令eMMC能夠正確響應。
查一下CSD Register的[95:84]共12bit。這里的這款B031讀數為0xF5(11110101),支持Class0 Class2 Class4 Class5 Class6 Class7指令集。

三、確定支持的CMD

從支持的Class指令集就可以推出支持的CMD命令,
 
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這樣可以得出這款B031 不支持的命令有CMD11 CMD20 CMD39 CMD40 CMD53~56。

四、CMD列表

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五、CMD回復格式

先看上面表格的第4列Resp列,代表eMMC回復給4412控制器的消息,他們的含義如下:

5.1 R1回復格式

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共48bit,最高bit永遠是0,后緊接0代表從eMMC傳給控制器,而后[45:40]共6bit代表回復的哪個CMD(0 ~ 63),而后的[39:8]共32bit代表eMMC的設備狀態,而后就是CRC和結束位。Device status的含義如下:
 
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5.2 R1b回復格式

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5.3 R2回復格式

R2用來回復CMD2 9 10這三個命令,當回復CMD2 10的時候內容是CID寄存器的值,當回復CMD9的時候內容是CSR寄存器的值。
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5.4 R3回復格式

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5.5 R4回復格式

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5.6 R5回復格式

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六、幾種常用CMD 

6.1 CMD0

這個命令用來復位eMMC,沒有回復:
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6.2 CMD1

這個命令得到eMMC的OCR寄存器值:
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在這里[31]位比較重要,如果是1代表eMMC復位完成了, 0x40FF8080復位未完成, 0xC0FF8080復位完成。

6.3 CMD2

這個命令得到eMMC的CID寄存器值,共128bit,16字節:
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下面是在實際操作過程中讀取到的數據:
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與文檔(1)中CID寄存器對照后就會發現完全一致。

6.4 CMD3

此命令用來設置eMMC的相對地址,相對地址是為一條總線掛接多個eMMC准備的,如果只有一個eMMC這個命令沒有很大意義。
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eMMC回復R1給控制器。 

6.5 CMD6

這個命令用來設置eMMC中EXT_CSR中寄存器的值:
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[31:26]:為0
[25:24]:見下表,
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[23:16]:為將要操作的寄存器索引
[15:8]:為將要寫入寄存器的值
[7:3]:為0
[2:0]:如果[25:24]為00b,那么這三位含義如下,
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6.6 CMD7

此命令用來設置eMMC的狀態,因為當使用CMD0使eMMC復位后,eMMC處於idle或pre_idle狀態,如果需要數據傳輸,必須將eMMC置於transfer_state,CMD7就是這個作用。
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eMMC回復R1給控制器。

6.7 CMD8

此命令用來獲取EXT_CSD的值,雖然回復為R1,但是EXT_CSD的512字節值會被讀取並存儲到內存里,然后用戶可以根據這些數據分析出eMMC當前支持的各種參數和狀態。
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注意由於EXT_CSD是eMMC4之后才引入的寄存器組,所以只有判斷eMMC版本大於4之后,才會發出這條指令讀取EXT_CSD。

6.8 CMD13

要求eMMC發送自己的狀態。
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七、操作順序

 eMMC上電后首先需要復位,CMD0實現,然后eMMC會進入自行復位busy狀態,循環發送CMD1來檢測busy狀態,當busy狀態結束后,eMMC進入ready狀態,然后發送CMD2進行認證(獲取CID),然后發送CMD3,之后eMMC進入stby狀態,最后使用CMD7進入transfer狀態,這時候就可以使用CMD16讀取單塊,CMD17讀取多塊了。
以上是一般的操作順序,包括最關鍵的指令,當然也可以在這中間插入一些不是必需的指令,比如CMD6、CMD13等等。
詳細的狀態切換圖見下:
 
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參考文檔:
[1] KLMxGxxEMx-B031 Spec
[2] JESD84-B50(注:eMMC 5.0標准協議)


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