eMMC基礎技術8：操作模式1-boot mode

1.前言

eMMC總線操作包含：

• boot mode
• device identification mode
• interrupt mode
• data transfer mode

本文主要描述boot mode。

2. boot operation mode

2.1 boot mode狀態機

 

圖 eMMC boot mode state

•  pre-idle state

. 三種方式可以進入pre-idle狀態：（1）power on后；（2）GO_PRE_IDLE_STATE命令（CMD0+0xf0f0f0f0參數）；（3）hw reset by host

. GO_PRE_IDLE_STATE或hw reset assert后，device端output bus將呈現高阻態，device的初始地址被設置為0x0001，bus會有默認的驅動能力

. device可以檢測到rst_n產生一段脈沖信號，通過上升沿來確定device是否發生了reset操作

. 有兩個boot分區，每個分區大小最小為128KB，boot分區與user area是分離的，單獨編址

. 可以使用CMD6來設置BOOT_PARTITION_ENABLE=1從boot area啟動（否則從user area啟動），進入到pre-boot state，如果BOOT_PARTITION_ENABLE=0或不支持boot mode(4.2以前的版本)則直接進入到idle state

• pre-boot state

. 上電或reset后且發送第一個命令CMD1之前，CMD LINE要保持至少74個周期的低電平，device識別到，進入boot state執行初始化,並准備boot data

  若是CMD lines沒有保持74個時鍾周期的LOW，又若是host在初始話過程之前發送任意的正常eMMC命令的話，slave應該沒有任何反應且會退出boot mode到Idle State狀態即card identification mode

注：CMD0+0xfffffffa執行alternative boot初始化是針對4.4的規范，CMD LINE不是保持74個周期的低電平，而是通過發送CMD0，並帶有參數0XFFFFFFFA

• boot state

主要進行boot數據的讀取操作:

. host要讀取的分區以及data size可以通過extended csd來設置

. 通過保持CMD line低電平或發送CMD0+0XFFFFFFFA來讀取boot數據

. 在讀取數據期間，cmd line必須保持低電平

. host必須采用push-pull模式，直到boot mode結束

. host可以采用single data rate（SDR）或dual data rate(DDR)

. HS200 & HS400在boot mode不支持

. host可以設置是否從device接收boot acknowledge

. 通過拉高CMD line則會終止boot mode進入idle state，從此離開boot mode 進入到card identification mode

注1：在SDR模式中，數據由設備發出的時鍾控制而host則在時鍾上升沿取樣。而且每一個data line都有一個單獨的CRC內容。

注2：在DDR模式中，數據則會在時鍾的上升和下降沿同時取樣，而且每一個data line有兩個CRC內容。在這個模式下，block長度總是為512 bytes，而且數據會以4bit或者8bit模式交叉出現。奇數bytes(1,3,5……511)會被host在時鍾上升沿取樣，而偶數bytes(2,4,6……512)則被host在時鍾的下降沿取樣。設備會附加兩個CRC16到每個有效地data line上(若是4bit數據模式，則有4個line是無效的)，一個對應上升沿的奇數bytes，一個對應下降沿的偶數bytes。

注3：所有DAT lines的時序都應該按照DDR時序來。開始bit，結束bit 還有boot acknowledge只在時鍾的上升沿有效。如果這些數據出現在下降沿是沒用的。

2.2 boot mode時序

圖 boot mode時序

進入boot state后:

. 若是boot acknowledge被激活，在CMD信號變LOW之后的50ms之內，slave必須發送acknowledge內容"010"到host。若是boot acknowledge沒被激活，slave不會  發送;

.在CMD line變低的1S內，device 必須發出第一個數據給host;

.host必須保持CMD信號為LOW來讀取所有的boot數據, host必須使用push-pull模式

.當boot數據讀取操作完成，boot操作將會終止;

.通過拉高CMD line則會終止boot mode進入idle state,從此進入card identification mode

.當拉高CMD line后需要經過至少56個clock，才可以發送CMD1

注1：host選擇從哪個partition讀取boot數據是可以被提前設置的(EXT_CSD byte[179], bits[5:3]). Master可以讀取的boot數據大小也是可以計算的(128KB x BYTE_SIZE_MULT (EXT_CSD byte[226]))

注2：host可以通過設置EXT_CSD byte[179],bit 6來選擇是否從slave接受acknowledge，若是選擇接受host可以通過acknowledge確認slave是在boot模式中運行。

注3：在數據傳輸階段若是host把CMD拉高，slave必須在Nst個時鍾周期內中終止數據或者acknowledge內容的傳輸。Nst值為一個數據周期和一個結束bit周期。若是在block傳輸過程中，master終止了boot模式，則slave必須在Nst個時鍾周期內釋放data lines。

3.參考文檔

[1]http://www.jedec.org/sites/default/files/docs/JESD84-B51.pdf

[2]eMMC啟動過程  http://blog.sina.com.cn/s/blog_6cb8cdbd0102vno5.html