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* @author Maoxiao Hu
* @version V1.0.0
* @date Feb-2015
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* < COPYRIGHT 2015 ISE of SHANDONG UNIVERSITY >
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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、時鐘
1.1 eMMC時鐘部分
最基礎的部分還是時鐘,eMMC支持的時鐘分為好多種比如26M 52M HS200 HS400,當然eMMC越高端支持的時鐘模式也就越多。
怎麼知道eMMC支持的時鐘模式,查一下Extended CSD Register 的 [196] 字節即可,這裡的這款B031芯片讀數為0x57,那麼這個0x57中的每一位含義是什麼呢,查閱文檔 [2] 的7.4.54節:
對照後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鐘模式操作eMMC。
這裡還有不同的模式需要的時鐘速率及最大傳輸速率。
1.2 4412 eMMC控制器部分
從CMU(Clock Management Unit)模塊中找到MMC控制器時鐘圖,如下:
系統上電默認使用XusbXTI時鐘源,但是在實際使用中24M時鐘是遠遠不夠的,所以我們按照手冊推薦將時鐘源選擇到SCLKmpll_user_t ,選擇方法請參考《Exynos 4412 時鐘配置》。http://www.linuxidc.com/Linux/2016-03/129583.htm
MUXmmc0-3涉及的寄存器:
CLK_SRC_FSYS
地址:0x1003C240
默認值:0x00011111
設置後的值: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
設置後的值:0x09010901 & 0x09010901 & 0x09010901
這樣在MPLL為800MHz的情況下,先二分頻再十分頻,最後eMMC控制器的時鐘是40MHz。但是如果eMMC芯片支持HS200或者HS400高速模式,那麼隨後對控制器時鐘進行修改即可。
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。這裡的這款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,
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
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
共48bit,最高bit永遠是0,後緊接0代表從eMMC傳給控制器,而後[45:40]共6bit代表回復的哪個CMD(0 ~ 63),而後的[39:8]共32bit代表eMMC的設備狀態,而後就是CRC和結束位。Device status的含義如下:
5.2 R1b回復格式
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。
5.4 R3回復格式
5.5 R4回復格式
5.6 R5回復格式
六、幾種常用CMD
6.1 CMD0
這個命令用來復位eMMC,沒有回復:
6.2 CMD1
這個命令得到eMMC的OCR寄存器值:
在這裡[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:
下面是在實際操作過程中讀取到的數據:
與文檔(1)中CID寄存器對照後就會發現完全一致。
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。
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:
[31:26]:為0
[25:24]:見下表,
[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,那麼這三位含義如下,
6.6 CMD7
此命令用來設置eMMC的狀態,因為當使用CMD0使eMMC復位後,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。
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裡,然後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。
注意由於EXT_CSD是eMMC4之後才引入的寄存器組,所以只有判斷eMMC版本大於4之後,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。
七、操作順序
eMMC上電後首先需要復位,CMD0實現,然後eMMC會進入自行復位busy狀態,循環發送CMD1來檢測busy狀態,當busy狀態結束後,eMMC進入ready狀態,然後發送CMD2進行認證(獲取CID),然後發送CMD3,之後eMMC進入stby狀態,最後使用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:
參考文檔:
[1] KLMxGxxEMx-B031 Spec
[2] JESD84-B50(注:eMMC 5.0標准協議)