eMMC基础技术8：操作模式1-boot mode

1.前言

eMMC总线操作包含：

• 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状态机

 

图 eMMC boot mode state

•  pre-idle state

. 三种方式可以进入pre-idle状态：（1）power on后；（2）GO_PRE_IDLE_STATE命令（CMD0+0xf0f0f0f0参数）；（3）hw reset by host

. GO_PRE_IDLE_STATE或hw reset assert后，device端output bus将呈现高阻态，device的初始地址被设置为0x0001，bus会有默认的驱动能力

. device可以检测到rst_n产生一段脉冲信号，通过上升沿来确定device是否发生了reset操作

. 有两个boot分区，每个分区大小最小为128KB，boot分区与user area是分离的，单独编址

. 可以使用CMD6来设置BOOT_PARTITION_ENABLE=1从boot area启动（否则从user area启动），进入到pre-boot state，如果BOOT_PARTITION_ENABLE=0或不支持boot mode(4.2以前的版本)则直接进入到idle state

• pre-boot state

. 上电或reset后且发送第一个命令CMD1之前，CMD LINE要保持至少74个周期的低电平，device识别到，进入boot state执行初始化,并准备boot data

  若是CMD lines没有保持74个时钟周期的LOW，又若是host在初始话过程之前发送任意的正常eMMC命令的话，slave应该没有任何反应且会退出boot mode到Idle State状态即card identification mode

注：CMD0+0xfffffffa执行alternative boot初始化是针对4.4的规范，CMD LINE不是保持74个周期的低电平，而是通过发送CMD0，并带有参数0XFFFFFFFA

• boot state

主要进行boot数据的读取操作:

. host要读取的分区以及data size可以通过extended csd来设置

. 通过保持CMD line低电平或发送CMD0+0XFFFFFFFA来读取boot数据

. 在读取数据期间，cmd line必须保持低电平

. host必须采用push-pull模式，直到boot mode结束

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

. HS200 & HS400在boot mode不支持

. host可以设置是否从device接收boot acknowledge

. 通过拉高CMD line则会终止boot mode进入idle state，从此离开boot mode 进入到card identification mode

注1：在SDR模式中，数据由设备发出的时钟控制而host则在时钟上升沿取样。而且每一个data line都有一个单独的CRC内容。

注2：在DDR模式中，数据则会在时钟的上升和下降沿同时取样，而且每一个data line有两个CRC内容。在这个模式下，block长度总是为512 bytes，而且数据会以4bit或者8bit模式交叉出现。奇数bytes(1,3,5……511)会被host在时钟上升沿取样，而偶数bytes(2,4,6……512)则被host在时钟的下降沿取样。设备会附加两个CRC16到每个有效地data line上(若是4bit数据模式，则有4个line是无效的)，一个对应上升沿的奇数bytes，一个对应下降沿的偶数bytes。

注3：所有DAT lines的时序都应该按照DDR时序来。开始bit，结束bit 还有boot acknowledge只在时钟的上升沿有效。如果这些数据出现在下降沿是没用的。

2.2 boot mode时序

图 boot mode时序

进入boot state后:

. 若是boot acknowledge被激活，在CMD信号变LOW之后的50ms之内，slave必须发送acknowledge内容"010"到host。若是boot acknowledge没被激活，slave不会  发送;

.在CMD line变低的1S内，device 必须发出第一个数据给host;

.host必须保持CMD信号为LOW来读取所有的boot数据, host必须使用push-pull模式

.当boot数据读取操作完成，boot操作将会终止;

.通过拉高CMD line则会终止boot mode进入idle state,从此进入card identification mode

.当拉高CMD line后需要经过至少56个clock，才可以发送CMD1

注1：host选择从哪个partition读取boot数据是可以被提前设置的(EXT_CSD byte[179], bits[5:3]). Master可以读取的boot数据大小也是可以计算的(128KB x BYTE_SIZE_MULT (EXT_CSD byte[226]))

注2：host可以通过设置EXT_CSD byte[179],bit 6来选择是否从slave接受acknowledge，若是选择接受host可以通过acknowledge确认slave是在boot模式中运行。

注3：在数据传输阶段若是host把CMD拉高，slave必须在Nst个时钟周期内中终止数据或者acknowledge内容的传输。Nst值为一个数据周期和一个结束bit周期。若是在block传输过程中，master终止了boot模式，则slave必须在Nst个时钟周期内释放data lines。

3.参考文档

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

[2]eMMC启动过程  http://blog.sina.com.cn/s/blog_6cb8cdbd0102vno5.html