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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本文会不时完善和纠正一些小错误，务必请到  http://www.cnblogs.com/humaoxiao 参考最新版本。

 

开发板：迅为4412精英版。

uboot：uboot-2014-10。

开发板上的eMMC：三星  KLMxGxxEMx-B031 容量4GB 使用eMMC 5.0标准。

exynos4412上的eMMC控制器：使用的eMMC4.41标准。

 

参考文档：见文末。 参考文档 [2] 需要到JESD网站下载。

此款三星eMMC兼容e.MMC 5.0标准协议，但是4412的eMMC控制器是使用的e.MMC 4.4标准，这样的搭配是不是不太好暂且不表。

一、时钟

1.1 eMMC时钟部分

最基础的部分还是时钟，eMMC支持的时钟分为好多种比如26M 52M HS200 HS400，当然eMMC越高端支持的时钟模式也就越多。

怎么知道eMMC支持的时钟模式，查一下 Extended CSD Register 的 [196] 字节即可，这里的这款B031芯片读数为0x57，那么这个0x57中的每一位含义是什么呢，查阅文档 [2] 的7.4.54节：

 

 

对照后0 1 2 4 6 位为1，即支持HS400 HS200 HS52-DDR HS52 HS26，4412可以选用任意一种时钟模式操作eMMC。

 

这里还有不同的模式需要的时钟速率及最大传输速率。

 

1.2 4412 eMMC控制器部分

从CMU（Clock Management Unit）模块中找到MMC控制器时钟图，如下：

 

 

系统上电默认使用XusbXTI时钟源，但是在实际使用中24M时钟是远远不够的，所以我们按照手册推荐将时钟源选择到SCLKmpll_user_t ，选择方法请参考《exynos 4412 时钟配置》。

 

MUXmmc0-3涉及的寄存器：

    CLK_SRC_FSYS

    地址：0x1003C240

    默认值：0x00011111

    设置后的值：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

    默认值：0x00000000 & 0x00000000 & 0x00000000

    设置后的值：0x09010901 & 0x09010901 & 0x09010901

这样在MPLL为800MHz的情况下，先二分频再十分频，最后eMMC控制器的时钟是40MHz。但是如果eMMC芯片支持HS200或者HS400高速模式，那么随后对控制器时钟进行修改即可。 

二、确定Class

我们都知道，eMMC也是分等级的，分别从Class0 ～ Class11 ，不同的Class支持的命令范围不同，不先确定Class就不敢确定发出的指令eMMC能够正确响应。

查一下CSD Register的［95:84］共12bit。这里的这款B031读数为0xF5（11110101），支持Class0 Class2 Class4 Class5 Class6 Class7指令集。

三、确定支持的CMD

从支持的Class指令集就可以推出支持的CMD命令，

 

这样可以得出这款B031 不支持的命令有CMD11 CMD20 CMD39 CMD40 CMD53~56。

四、CMD列表

 

五、CMD回复格式

先看上面表格的第4列Resp列，代表eMMC回复给4412控制器的消息，他们的含义如下：

5.1 R1回复格式

 

共48bit，最高bit永远是0，后紧接0代表从eMMC传给控制器，而后［45:40］共6bit代表回复的哪个CMD（0 ～ 63），而后的［39:8］共32bit代表eMMC的设备状态，而后就是CRC和结束位。Device status的含义如下：

 

5.2 R1b回复格式

5.3 R2回复格式

R2用来回复CMD2 9 10这三个命令，当回复CMD2 10的时候内容是CID寄存器的值，当回复CMD9的时候内容是CSR寄存器的值。

5.4 R3回复格式

 

5.5 R4回复格式

5.6 R5回复格式

 

六、几种常用CMD 

6.1 CMD0

这个命令用来复位eMMC，没有回复：

6.2 CMD1

这个命令得到eMMC的OCR寄存器值：

在这里［31］位比较重要，如果是1代表eMMC复位完成了， 0x40FF8080复位未完成， 0xC0FF8080复位完成。

6.3 CMD2

这个命令得到eMMC的CID寄存器值，共128bit，16字节：

下面是在实际操作过程中读取到的数据：

与文档（1）中CID寄存器对照后就会发现完全一致。

6.4 CMD3

此命令用来设置eMMC的相对地址，相对地址是为一条总线挂接多个eMMC准备的，如果只有一个eMMC这个命令没有很大意义。

eMMC回复R1给控制器。 

6.5 CMD6

这个命令用来设置eMMC中EXT_CSR中寄存器的值：

［31:26］：为0

［25:24］：见下表，

［23:16］：为将要操作的寄存器索引

［15:8］：为将要写入寄存器的值

［7:3］：为0

［2:0］：如果［25:24］为00b，那么这三位含义如下，

6.6 CMD7

此命令用来设置eMMC的状态，因为当使用CMD0使eMMC复位后，eMMC处于idle或pre_idle状态，如果需要数据传输，必须将eMMC置于transfer_state，CMD7就是这个作用。

eMMC回复R1给控制器。

6.7 CMD8

此命令用来获取EXT_CSD的值，虽然回复为R1，但是EXT_CSD的512字节值会被读取并存储到内存里，然后用户可以根据这些数据分析出eMMC当前支持的各种参数和状态。

注意由于EXT_CSD是eMMC4之后才引入的寄存器组，所以只有判断eMMC版本大于4之后，才会发出这条指令读取EXT_CSD。

6.8 CMD13

要求eMMC发送自己的状态。

 

七、操作顺序

 eMMC上电后首先需要复位，CMD0实现，然后eMMC会进入自行复位busy状态，循环发送CMD1来检测busy状态，当busy状态结束后，eMMC进入ready状态，然后发送CMD2进行认证（获取CID），然后发送CMD3，之后eMMC进入stby状态，最后使用CMD7进入transfer状态，这时候就可以使用CMD16读取单块，CMD17读取多块了。

以上是一般的操作顺序，包括最关键的指令，当然也可以在这中间插入一些不是必需的指令，比如CMD6、CMD13等等。

详细的状态切换图见下：

 

 

参考文档：

[1] KLMxGxxEMx-B031 Spec

[2] JESD84-B50（注：eMMC 5.0标准协议）