eMMC使用参考
REVISION HISTORY¶
Revision No. | Description |
Date |
---|---|---|
1.0 | 04/15/2025 |
1. 概述¶
Kernel下MMC采用标准的Linux框架,能够使用标准接口驱动MMC Device(eMMC card,SD card或SDIO device)。
MMC子系统由card层,core层和host层构成。Card层将整个MMC Device注册成MMC Block Device,可支持上层的数据请求工作;Core层实现MMC/SD/SDIO协议中初始化流程和读写等工作。Host层可以调动硬件,把core层传下来的cmd或data request通过FCIE/SDIO Engine与eMMC/SD/SDIO card进行数据通信。
eMMC host层的整体框架共有三层,分别是MDrv层,Hal层和Support层,以及接在Support层上的MMC设备,各个层次的作用如下:
Drv层:
eMMC的Drv层主要完成向core层注册Host的操作,也会额外提供一些封装接口来给用户层设置或获得Engine和卡的状态,比如:eMMC_bootbus,set_sdmmc_driving_control,并完成保证后续信号正常接收发送的MIE中断注册等。
Hal层:
eMMC的Hal层中通过读写寄存器来实现信号传输的文件是hal_sdmmc_v5.c,决定Host Engine接哪组pad pin,并对其进行上下拉操作的在hal_sdmmc_platform_common.c文件,中断和时间处理相关的接口在hal_sdmmc_intr.c文件。
Support层:
该层属于硬件支持层,驱动相关的最终实现都需要硬件的支持。
MMC device:
MMC设备,比如eMMC卡,直接接在驱动的硬件支持上,是驱动的最终操作对象。
2. 关键字说明¶
IP:连接eMMC设备的Host Engine
IP bank:驱动访问eMMC设备所使用的Host Engine的寄存器地址
HS: 可达25MB/S的高速接口时序模式,50MHz单数据速率总线,需要3.3V电压支持。
HS200:高达200MB/S的高速接口时序模式,200MHz单数据速率总线,需要1.8V电压支持。
HS400:高达400MB/s的高速DDR接口时序模式,200MHz双数据速率总线,需要1.8V电压支持。
3. 功能描述¶
封装 | EMMC数量 | 总线带宽 | 时钟范围 | uboot数据传输模式 | Kernel数据传输模式 | IP bank | 产品 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
BGA14 | 1 | 1,4,8 | 300k-200M | DMA | ADMA | 0x1410 | Pcupid |
总线带宽设置:
eMMC支持配置1 -1bit mode/4 – 4bit mode / 8 – 8bit mode三种总线带宽,配置方式是通过修改设备树bus-width参数。
时钟设置:
eMMC驱动支持配置300KHz-200MHz范围内的时钟频率,可以通过修改设备树中的max-frequency参数来设置最大时钟大小,最终设置的clock频率是当前bus speed支持的最大频率。
配置不同的总线带宽及时钟频率会影响数据传输速率,eMMC 5.0支持使用HS200和HS400速率模式,时钟频率默认使用200M,若要使用需要在设备树中使能mmc-hs200-1_8v/mmc-hs400-1_8v;
配置使用High Speed SDR速率模式时,硬件上支持的时钟频率及理论速度参考下列表格(x8 总线宽度)。
No | 时钟频率(Hz) | 传输速率(MB/s) |
---|---|---|
0 | 300000 | 3 |
1 | 12000000 | 12 |
2 | 20000000 | 20 |
3 | 32000000 | 32 |
4 | 36000000 | 36 |
5 | 40000000 | 40 |
6 | 43200000 | 43.2 |
7 | 48000000 | 48 |
配置使用HS200或HS400速率模式时,软件设定默认使用200MHz的时钟频率(x8 总线宽度)。
No | 时钟频率(Hz) | 传输速率(MB/s) |
---|---|---|
0 | 200000000 (HS200) | 200 |
1 | 200000000 (HS400) | 400 |
注意,实际读写速率受读写过程中的cmd传输消耗,mmc设备性能等因素影响,达不到理论速度,测试性能建议使用fio工具读写大文件进行测试。
数据传输模式设置:
eMMC在kernel下支持配置DMA和ADMA两种数据传输模式,默认使用ADMA模式。
4. 硬件连接介绍¶
4.1. pcupid¶
硬件连接对应的软件padmux设定如下:
1. padmux { 2. compatible = "sstar-padmux"; 3. schematic = 4. // SDMMC0 5. <PAD_EMMC_RST PINMUX_FOR_EMMC8B_BOOT_MODE_1 MDRV_PUSE_EMMC_RST>, 6. <PAD_EMMC_CLK PINMUX_FOR_EMMC8B_BOOT_MODE_1 MDRV_PUSE_EMMC_CLK>, 7. <PAD_EMMC_CMD PINMUX_FOR_EMMC8B_BOOT_MODE_1 MDRV_PUSE_EMMC_CMD>, 8. <PAD_EMMC_D0 PINMUX_FOR_EMMC8B_BOOT_MODE_1 MDRV_PUSE_EMMC_D0>, 9. <PAD_EMMC_D1 PINMUX_FOR_EMMC8B_BOOT_MODE_1 MDRV_PUSE_EMMC_D1>, 10. <PAD_EMMC_D2 PINMUX_FOR_EMMC8B_BOOT_MODE_1 MDRV_PUSE_EMMC_D2>, 11. <PAD_EMMC_D3 PINMUX_FOR_EMMC8B_BOOT_MODE_1 MDRV_PUSE_EMMC_D3>, 12. <PAD_EMMC_D4 PINMUX_FOR_EMMC8B_BOOT_MODE_1 MDRV_PUSE_EMMC_D4>, 13. <PAD_EMMC_D5 PINMUX_FOR_EMMC8B_BOOT_MODE_1 MDRV_PUSE_EMMC_D5>, 14. <PAD_EMMC_D6 PINMUX_FOR_EMMC8B_BOOT_MODE_1 MDRV_PUSE_EMMC_D6>, 15. <PAD_EMMC_D7 PINMUX_FOR_EMMC8B_BOOT_MODE_1 MDRV_PUSE_EMMC_D7>, 16. <PAD_EMMC_DS PINMUX_FOR_EMMC8B_BOOT_MODE_1 MDRV_PUSE_EMMC_DS>, 17. };
第一列表示EMMC的pad名称,第二列表示pad mode,根据pad的使用情况设定,第三列是驱动程序使用的标识 使用八根数据线时候使用PINMUX_FOR_EMMC8B_BOOT_MODE_1,使用四根数据线时使用PINMUX_FOR_EMMC4B_BOOT_MODE_1
5. Uboot用法介绍¶
5.1. uboot config配置¶
1. make menuconfig 2. # SigmaStar drivers --> 3. # <*> SigmaStar mmc host 4. # [*] SELECT EMMC
uboot下eMMC驱动所在目录为drivers/sstar/mmc_host/,编译需要开启SSTAR_MMC_HOST和SELECT EMMC编译选项,打开方式如上。
5.2. Dts参数配置说明¶
使用EMMC可以通过配置dtsi中sstar_mmc0设备节点设定Host层driver的基本参数。dtsi的参数展示如下:
sstar_mmc0: sstar_mmc0 { compatible = "sstar-mmc"; bus-width = <8>; max-frequency = <200000000>; cap-mmc-highspeed = <1>; mmc-hs400-1_8v = <1>; mmc-hs200-1_8v = <1>; ip-order = <2>; pad-order = <0>; pwr-on-delay = <10>; pwr-off-delay = <50>; fake-cdz = <0>; rev-cdz = <0>; clk-driving = <2>; cmd-driving = <2>; data-driving = <2>; en-clk-phase = <0>; rx-clk-phase = <0>; tx-clk-phase = <0>; non-removable = <1>; status = "okay"; };
释义如下:
参数 | 释义 | 备注 |
---|---|---|
bus-width | 配置卡槽的buswidth | 8 – 8bit mode |
max-frequency | 配置对应卡槽支持的最大时钟频率 | uboot支持200MHz |
cap-mmc-highspeed | 配置支持EMMC high speed mode | 禁止修改 |
mmc-hs400-1_8v | 配置支持EMMC hs400 mode | UBOOT支持EMMC hs400 mode,使用需要打开CONFIG_MMC_HS400_SUPPORT |
mmc-hs200-1_8v | 配置支持EMMC hs200 mode | UBOOT支持EMMC hs200 mode,使用需要打开CONFIG_MMC_HS200_SUPPORT |
ip-order | 配置对应卡槽的IP编号 | 禁止修改 |
pad-order | 指定卡接哪组pad | 公版软件未使用,不需要修改 |
pwr-on-delay | 配置卡槽上电后软件的延时时间,延时后再去识别卡,以ms为单位 | SDIO设备一般需要配置delay时间以便SDIO设备加载固件及状态ready,具体时间以SDIO设备厂家的建议为准(EMMC/SD设备节点无需修改) |
pwr-off-delay | 配置卡槽下电后软件的延时时间,卡识别前会重新下电再上电卡槽,以ms为单位 | SDIO设备一般需要配置delay时间以便SDIO设备加载固件及状态ready,具体时间以SDIO设备厂家的建议为准(EMMC/SD设备节点无需修改) |
fake-cdz | 配置是否忽视Card detect,置1表示默认认为该槽有卡接入 | 针对固定在板上的设备,如部分SDIO设备,应该将卡槽对应项配置为1 |
rev-cdz | 该参数可配置是否颠倒当前Board的Card detect条件 | 默认低电平检查到卡,若硬件设计卡插入后CDZ电平为高电平,则将此项配置为1 |
clk-driving | 配置对应卡槽的clock pad pin的driving能力 | 档位:0-7,该项一般不需要修改,若遇到信号质量问题可以结合波形调整此项 |
cmd-driving | 配置对应卡槽的command pad pin的driving能力 | 档位:0-7,该项一般不需要修改,若遇到信号质量问题可以结合波形调整此项 |
data-driving | 配置对应卡槽的data[3:0] pad pin的driving能力 | 档位:0-7,该项一般不需要修改,若遇到信号质量问题可以结合波形调整此项 |
en-clk_phase | 配置对应卡槽是否使能 clock phase tuning | 当设备读写通信出现CRC问题时候,可以通过改变rx,tx的采样点来解决 |
rx-clk_phase | 配置对应卡槽的clock tx相位 | 档位:0-3,需en-clk_phase置1此参数才有效,每个挡位相位间隔90° |
tx-clk_phase | 配置对应卡槽的clock rx相位 | 档位:0-3,需en-clk_phase置1此参数才有效,每个挡位相位间隔90° |
non-removable | 配置是否不可移除设备 | 无需修改,EMMC设备需要配置此项 |
注意:config需要开启CONFIG_SSTAR_SELECT_EMMC
5.3. Uboot cmd参数说明¶
(1) emmc create
格式:
emmc create [name] [size]
说明:创建分区,name 表示分区名称,size 代表大小(Bytes)
示例:创建名为 p1 的分区,大小为 10M
emmc create p1 0xA00000
(2) emmc part
说明:显示分区,格式如下: #分区名# #分区号# #大小@偏移 (占用空间),大小和偏移的单位为 block # #占用空间,单位为 MBytes#
示例:
SigmaStar # emmc part U-Boot kernela 1 20480 @ 615200 ( 10M) U-Boot rootfsa 2 409600 @ 635680 (200M) U-Boot usera 3 614400 @ 1045280 (300M) U-Boot data 4 4298752 @ 1659680 ( 2G)
(3) emmc remove
格式:
emmc remove [name]
说明:删除指定名称的分区
示例:删除 p1 分区
emmc remove p1
(4) emmc rmgpt
格式:
emmc rmgpt
说明:删除 UDA 的所有分区,从分区表去除分区信息,不会擦除 UDA 分区
(5) emmc read.p
格式:
emmc read.p [addr][partition_name][size]
说明:把分区数据读到内存,addr 为内存地址,partition_nam 为分区名称,size 为拷贝的数据大小(Bytes)
示例:把 p1 起始处的 0x1000Bytes 数据拷贝到内存 0x21000000
emmc read.p 0x21000000 p1 0x1000
(6) emmc write.p
格式:
emmc write.p [addr][partition_name][size]
说明:把内存数据写到eMMC分区中,addr 为内存地址,partition_nam 为分区名称,size 为拷贝的数据大小(Bytes)
示例:把内存 0x21000000起始处的0x1000Bytes的数据拷贝到eMMC p1分区
emmc write.p 0x21000000 p1 0x1000
(7) emmc write.p.continue
格式:
emmc write.p.continue [addr] [partition_name] [offset] [size]
说明:把内存数据写到分区的偏移地址处,offset 为分区偏移地址(block 单位),size 为拷贝数据大小(Bytes)
示例:把分割的三个文件(分别为 10M,20M,10M)连续地拷贝到分区 p1
emmc write.p.continue 0x21000000 p1 0x0 0xA00000 //拷贝0xA00000 Bytes数据到p1的起始地址 emmc write.p.continue 0x21000000 p1 0x5000 0x1400000 //0x5000=0xA00000/512 emmc write.p.continue 0x21000000 p1 0xF000 0xA00000 //0xF000=0x5000+0x1400000/512
(8) emmc read.p.continue
格式:
emmc read.p.continue [addr] [partition_name] [offset] [size]
说明:把分区偏移 offset 处的数据拷贝到内存
emmc read.p.continue 0x21000000 p1 0x0 0xA00000
(9) emmc erase.p
格式:
emmc erase.p [name]
说明:格式化指定分区
示例:格式化 p1 分区的数据,格式化后分区数据都为 0
emmc erase.p p1
(10) emmc erase
格式:
emmc erase
说明:擦除当前整个分区,例如当前在 UDA 分区,则擦除整个 UDA 分区,慎用!
(10) mmc dev
格式:
mmc dev [dev] [part] [mode]
说明:显示或设置当前 mmc 设备 [硬件分区] 并设置模式
示例1:切换到UDA分区
mmc dev 0 0
示例2:切换到BOOT1分区
mmc dev 0 1
示例3:切换到BOOT2分区
mmc dev 0 2
(11) mmc erase
格式:
mmc erase blk# cnt
说明:擦除数据
示例1:擦除用户区所有块
mmc dev 0 0 mmc erase
示例2:擦除第0个block开始的0x800个block数据(UDA分区下使用该指令擦除ENV)
mmc dev 0 0 mmc erase 0 0x800
5.4. Uboot cmd使用实例¶
(1) 创建一个新分区p1,大小为10M
(2) 把 p1 起始处的 0x1000Bytes 数据拷贝到内存 0x21000000
(3) 把分区p1偏移 0x0 处的数据拷贝0xA00000字节到内存0x21000000
(4) 擦除分区p1的数据
(5) 删除分区p1
6. Kernel用法介绍¶
6.1. Kernel Config配置¶
1. 关联到的驱动模块
Card层(mmc_block.ko)与Core层(mmc_host.ko)使用linux标准code,Host层(kdrv_sdmmc.ko)由Sigmastar维护,在menuconfig可将它们选择编译进kernel或编译为ko。
2. enable 对应的驱动模块
1. make menuconfig 2. # Device Drivers --> 3. # <*> MMC/SD/SDIO card support --> (mmc_core.ko) 4. # <*> MMC block device driver (mmc_block.ko) 5. # [*] SStar SoC platform drivers --> 6. # <*> SStar SD/MMC Card Interface Support (kdrv_sdmmc.ko) 7. # [ ] Support SD30 8. # [*] Support EMMC50 9. # [*] Support SDMMC Command 10.# [*] Support SDMMC UT verify 11.# [*] SELECT EMMC
6.2. Dts配置参数说明¶
可以通过配置dtsi中sstar_sdmmc0项设定Host层driver的基本参数。dtsi的参数展示如下:
sstar_sdmmc0: sstar_sdmmc0 { compatible = "sstar,sdmmc"; bus-width = <8>; max-frequency = <200000000>; non-removable; broken-cd; cap-mmc-highspeed; mmc-hs200-1_8v; mmc-hs400-1_8v; no-sdio; no-sd; //no-mmc; reg = <0x0 0x1F282000 0x0 0x200>;//1410 pll-reg = <0x1F283400 0x200>;//141A cifd-reg = <0x1F282200 0x200>;//1411 pwr-save-reg = <0x1F282400 0x200>;//1412 ip-order = /bits/ 8 <2>; pad-order = /bits/ 8 <0>; trans-mode = /bits/ 8 <1>; cifd-mcg-off = /bits/ 8 <0>; // mcg on/off in cifd ssc-switch = /bits/ 8 <0>; support-cmd23 = /bits/ 8 <1>; //support-runtime-pm = /bits/ 8 <0>; fake-cdz = <1>; rev-cdz = /bits/ 8 <0>; rev-pwr = /bits/ 8 <0>; rev-ctrl = /bits/ 8 <0>; cdz-pad = <PAD_GPIOE_06>; pwr-pad = <PAD_GPIOE_07>; pwr-on-delay = <1>; pwr-off-delay = <30>; dev-ctrl-delay = <1>; sdio-use-1bit = /bits/ 8 <0>; clk-driving = <2>; cmd-driving = <2>; data-driving = <2>; en-clk-phase = /bits/ 8 <0>; //0/1 rx-clk-phase = <0>; //0-3 tx-clk-phase = <0>; //0-3 en-eight-phase = /bits/ 8 <0>; //0/1 rx-eight-phase = /bits/ 8 <0>; //0/1 tx-eight-phase = /bits/ 8 <0>; //0/1 interrupts = <GIC_SPI INT_IRQ_FCIE IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>, <GIC_SPI INT_FIQ_PAD2FCIE_SD_CDZ IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>; interrupt-names = "mie2_irq", "cdz_slot2_irq"; clocks = <&CLK_fcie>,<&CLK_fcie_syn>; clock-names = "clk_sdmmc2", "syn_clk_sdmmc2"; status = "ok"; };
如上图所示,eMMC设备树配置节点释义分别为:
参数 | 释义 | 备注 |
---|---|---|
bus-width | 配置对应卡槽的buswidth | 8 - 8bit mode |
max-frequency | 配置对应卡槽支持的最大时钟频率 | |
non-removable | 配置是否不可移除设备,置1表示默认该设备不可移除 | eMMC/SDIO设备一般设置为不可移除属性 |
broken-cd | 配置是否使用cdz中断 | eMMC设备不使用 |
cap-mmc-highspeed | 配置设备是否支持highspeed总线速率模式 | 默认开启支持highspeed mode |
mmc-hs200-1_8v | 配置是否启用hs200总线速率模式 | |
mmc-hs400-1_8v | 配置是否启用hs400总线速率模式 | |
no-sdio | 配置设备不支持SDIO协议 | eMMC设备不支持SDIO协议 |
no-sd | 配置设备不支持SD协议 | eMMC设备不支持SD协议 |
reg | 配置eMMC Host Engine Bank地址 | 禁止修改 |
pll-reg | 配置eMMC Host Engine PLL Bank地址 | 禁止修改 |
cifd-reg | 配置eMMC Host Engine CIFD Bank地址 | 禁止修改 |
pwr-save-reg | 配置eMMC Host Engine PSM Bank地址 | 禁止修改 |
ip-order | 配置对应卡槽的IP编号 | 禁止修改 |
pad-order | 配置对应卡槽的padmux mode编号 | 公版软件未使用,无需修改 |
trans-mode | 配置对应的卡槽的数据传输模式 | 无需修改 |
fake-cdz | 配置对应卡槽是否忽视Card Detect | eMMC未使用,保持默认值即可 |
rev-cdz | 配置CDZ检测方向 | eMMC未使用,保持默认值即可 |
rev-pwr | 配置power控制方向 | eMMC未使用,保持默认值即可 |
rev-ctrl | 配置ctrl pin控制方向 | eMMC未使用,保持默认值即可 |
pwr-on-delay | 配置对应卡槽的上电延迟时间 | eMMC未使用,保持默认值即可 |
pwr-off-delay | 配置对应卡槽的下电延迟时间 | eMMC未使用,保持默认值即可 |
dev-ctrl-delay | 配置ctrl pin极性翻转前后的延时时间,以ms为单位 | eMMC未使用,保持默认值即可 |
ssc-switch | 配置是否开启展频 | 根据需要开启 |
support-cmd23 | 配置是否支持预设传输Block数功能 | 默认开启支持cmd23 |
support-runtime-pm | 配置是否支持运行时电源管理 | 根据需要开启 |
clk-driving | 配置对应卡槽的clock line的driving | 档位:0-7,该项一般不需要修改,若遇到信号质量问题可以结合波形调整此项 |
cmd-driving | 配置对应卡槽的cmd line的driving | 档位:0-7,该项一般不需要修改,若遇到信号质量问题可以结合波形调整此项 |
data-driving | 配置对应卡槽的data line的driving | 档位:0-7,该项一般不需要修改,若遇到信号质量问题可以结合波形调整此项 |
en-clk-phase | 配置对应卡槽是否使能clock phase tuning | 0 - 禁用 / 1 - 使能 |
rx-clk-phase | 四相位模式时配置对应卡槽的clock rx phase | 详情使用见clk phase使用说明 |
tx-clk-phase | 四相位模式时配置对应卡槽的clock tx phase | 详情使用见clk phase使用说明 |
en-eight-phase | 配置对应卡槽是否使能clock 8 phase tuning | 0 - 禁用 / 1 - 使能 |
rx-eight-phase | 八相位模式时配置对应卡槽的clock rx phase | 详情使用见clk phase使用说明 |
tx-eight-phase | 八相位模式时配置对应卡槽的clock tx phase | 详情使用见clk phase使用说明 |
interrupts | 配置中断信息 | 禁止修改 |
interrupt-names | 配置中断名称 | 禁止修改 |
clocks | 配置eMMC Host Engine时钟源 | 禁止修改 |
clock-names | 配置时钟源名称 | 禁止修改 |
注意:config需要开启CONFIG_SSTAR_SELECT_EMMC
clk phase使用说明:
当使用四相位模式时候,en-clk-phase需要设置为1,然后根据需要设定的相位设置rx-clk-phase和tx-clk-phase的值,相位间隔90°。 当使用八相位模式时候,en-clk-phase和en-eight-phase需要设置为1,然后根据需要设定的相位设置rx-clk-phase,tx-clk-phase,rx-eight-phase和tx-eight-phase的值,相位间隔45°。
不同相位对应的phase值
-
四相位模式
相位 rx-clk-phase tx-clk-phase 0° 0 0 90° 1 1 180° 2 2 270° 3 3 -
八相位模式
相位 rx-clk-phase rx-eight-phase tx-clk-phase tx-eight-phase 0° 0 0 0 0 45° 1 0 1 0 90° 2 0 2 0 135° 3 0 3 0 180° 0 1 0 1 225° 1 1 1 1 270° 2 1 2 1 315° 3 1 3 1 -
注1:硬件设定tx phase默认已经是180°,所以相位设置180°时候,测量tx的波形会和没开启phase时候一样,设置0°时候会和没开启phase时候相位相差180°。
-
注2:rx和tx可以单独设定。
6.3. Sample code¶
无。
6.4. 模块使用介绍¶
linux系统启动后,正常加载eMMC驱动,并识别eMMC Card后,会创建对应的块设备节点/dev/mmcblk*。使用fdisk、mkfs、mount、dd工具可对MMC设备申请分区、格式化分区、挂载分区并对挂载分区进行读写等操作。
另外驱动提供sysfs进行debug,进入/sys/class/mmc_host/mmc0/device/目录下可进行操作:
1. cd /sys/class/mmc_host/mmc0/device/ 2. 3. # 查看eMMC Host时钟频率 4. cat debug_get_sdmmc_clock 5. 6. # 查看eMMC Host与Device上一次通信状态 7. cat debug_get_sdmmc_status 8. 9. # 设置[slotNo] emmc的bootbus值 10. echo [slotNo] [bootbus] > eMMC_bootbus 11. # 查看所有slot的emmc的bootbus值。 12. cat eMMC_bootbus 13. 14. # 指定起始位置和Block数对eMMC Device进行擦除 15. echo [startblkAddr] [blkcnt] > eMMC_erase 16. 17. # 设置[slotNo] eMMC Device支持HW reset 18. echo [slotNo] > eMMC_hwreset 19. # 查看eMMC Device是否开启HW reset支持 20. cat eMMC_hwreset 21. 22. # 设置 eMMC Device的boot启动分区 23. echo [partconf] > eMMC_partconf 24. #[partconf] -0: don't support boot 25. # -1: boot0 partition 26. # -2: boot1 partition 27. # -7: UDA 28. # 查看eMMC Device的boot启动分区 29. cat eMMC_partconf 30. 31. # 设置eMMC 写保护范围(按group设置) 32. echo [otption] [address] <size> > eMMC_write_protect 33. #[option] -0: Set the eMMC address of the group to be 'write protect' 34. # -1: Clear the eMMC address of the group remove 'write protect' 35. # -2: Ask the eMMC address of the group whether it's in 'write protect'? 36. # -3: ASK the eMMC address of the group about the 'write protect' type 37. #[address] 单位:block 38. #[size] 单位: block 39. 40. 41. # 对[slotNo] eMMC Device进行硬复位 42. echo [slotNo] > sdmmc_reset 43. 44. 45. # 设置eMMC pin的驱动能力 46. echo [slotIndex] [signalLine] [drvLevel] > set_sdmmc_driving_control 47. echo [slotIndex] [drvLevel] > set_sdmmc_driving_control 48. echo [signalLine] [drvLevel] > set_sdmmc_driving_control 49. echo [drvLevel] > set_sdmmc_driving_control 50. #[slotIndex]: 0-1 51. #[signalLine]: "clk"/"cmd"/"data"/"all" 52. #[drvLevel]: 0-7 53. 54. # 设置展频参数 55. ssc set param usage: 56. 1. echo [slotIndex] [modulation] [deviation] > sdmmc_setssc 57. operation [slotIndex] is slot number:0-2. 58. operation [modulation] value is between [20, 40], origin default is 20 59. operation [deviation] value is between [1000, 3001], origin default is 3001 60. e.g. echo 0 20 1001 > sdmmc_setssc 61. 2. echo [slotIndex] [disable ssc] > sdmmc_setssc 62. disable: e.g. echo 0 0 > sdmmc_setssc 63. enable: e.g. echo 0 1 > sdmmc_setssc 64. 65. # 设置clock phase 66. set phase param usage: 67. 1. echo [mode] [tx-clk-phase] [rx-clk-phase] [tx-eight-phase] [rx-eight-phase] > sdmmc_clk_phase 68. operation [mode] is phase mode:4 or 8 69. operation [tx/rx-clk-phase] value is between [0, 3] 70. operation [tx/rx-eight-phase] value is between [0, 1] 71. e.g. Four-phase mode(180°): 72. echo 4 2 2 > sdmmc_clk_phase 73. e.g. Eight-phase mode(180°): 74. echo 8 0 0 1 1 > sdmmc_clk_phase 75. 2. echo [enable/disable clk phase] > sdmmc_clk_phase 76. disable: e.g. echo 0 > sdmmc_clk_phase 77. enable: e.g. echo [4/8] > sdmmc_clk_phase
展频参数使用说明:
有三个参数可能会影响SSC功能的调制速率:SET,SPAN和STEP。
-
PLL_SET = (MPLL*524288)/(SYN_CLK)
SPAN (14 bits)
STEP (12 bits)
SPAN = (MPLL * 131072) / (PLL_SET * Fmodulation)
STEP = (PLL_SET * Rdeviation) / SPAN
Fmodulation为SSC的调制频率,范围为(20KHz~40KHz)
Rdeviation 是 SSC 的偏差(最大偏差为 +-3%)
示例:
设置展频调制频率为40KHz,偏差为+-1%
echo 0 40 1000 > sdmmc_setssc
-
SYN_CLK = 75Mhz
ref_clk = 432Mhz
Modulation is 40KHz
Deviation is 1%
SET = ( 432MHz * 524288) / (75MHz ) = 3019899 = 0x2E147B
SPAN = (432MHz * 131072)/ ( 3019899 * 40KHz) = 468 = 0x1D4
STEP = (3019899 * 1%) /468 = 64 = 0x40
7. API参考¶
该功能模块需打开CONFIG_SUPPORT_SDMMC_COMMAND配置项,提供以下接口:
API名称 | 功能 |
---|---|
SDMMC_Init | 初始化eMMC驱动并识别设备 |
SDMMC_WriteData | 写数据到eMMC设备 |
SDMMC_ReadData | 从eMMC设备读取数据 |
eMMC_EraseBlock | 擦除eMMC设备中的指定数据 |
eMMC_GetExtCSD | 获取eMMC设备的ExtCSD寄存器内容 |
7.1. SDMMC_Init¶
-
目的
初始化eMMC驱动并识别设备
-
语法
U16_T SDMMC_Init(struct sstar_sdmmc_slot *p_sdmmc_slot)
-
参数
参数名称 描述 p_sdmmc_slot eMMC对应的控制块,驱动注册时生成并添加到mmc_host私有变量中 -
返回值
返回值 描述 0 成功 other 失败
7.2. SDMMC_WriteData¶
-
目的
写数据到eMMC设备
-
语法
U16_T SDMMC_WriteData(struct sstar_sdmmc_slot *p_sdmmc_slot, U32_T u32CardBlkAddr, U16_T u16BlkCnt, U8_T *pu8DataBuf)
-
参数
参数名称 描述 p_sdmmc_slot eMMC对应的控制块,驱动注册时生成并添加到mmc_host私有变量中 u32CardBlkAddr 写入eMMC的Block地址 u16BlkCnt 写入的Block数 pu8DataBuf 待写入的数据缓存地址 -
返回值
返回值 描述 0 成功 other 失败
7.3. SDMMC_ReadData¶
-
目的
读EMMC中的数据。
-
语法
U16_T SDMMC_ReadData(struct sstar_sdmmc_slot *p_sdmmc_slot, U32_T u32CardBlkAddr, U16_T u16BlkCnt, U8_T *pu8DataBuf)
-
参数
参数名称 描述 p_sdmmc_slot eMMC对应的控制块,驱动注册时生成并添加到mmc_host私有变量中 u32CardBlkAddr 读取eMMC的Block地址 u16BlkCnt 读取的Block数 pu8DataBuf 存放数据的缓存地址 -
返回值
返回值 描述 0 成功 other 失败
7.4. eMMC_EraseBlock¶
-
目的
擦除eMMC中指定地址的数据。
-
语法
U16_T eMMC_EraseBlock(struct sstar_sdmmc_slot *p_sdmmc_slot, U32_T u32BlkAddrStart, U32_T u32BlkAddrEnd)
-
参数
参数名称 描述 p_sdmmc_slot eMMC对应的控制块,驱动注册时生成并添加到mmc_host私有变量中 u32BlkAddrStart 擦除的起始地址 u32BlkAddrEnd 擦除的结束地址 -
返回值
返回值 描述 0 成功 other 失败
7.5. eMMC_GetExtCSD¶
-
目的
获取eMMC设备的ExtCSD寄存器内容。
-
语法
U16_T eMMC_GetExtCSD(struct sstar_sdmmc_slot *p_sdmmc_slot, U8_T *pu8DataBuf)
-
参数
参数名称 描述 p_sdmmc_slot eMMC对应的控制块,驱动注册时生成并添加到mmc_host私有变量中 pu8DataBuf 保存ExtCSD内容的缓存地址 -
返回值
返回值 描述 0 成功 other 失败
8. Debug & FAQ¶
出现异常时log打印的错误码类型有:
(1)SD_STS:0xFF01 读CRC错误
(2)SD_STS:0xFF02 写CRC错误
(3)SD_STS:0xFF04 写数据超时
(4)SD_STS:0xFF08 命令发送未响应
(5)SD_STS:0xFF10 命令响应存在CRC错误
(6)SD_STS:0xFF20 读数据超时
(7)SD_STS:0xFF40 设备处于忙状态
根据eMMC卡实际可能遇到的问题,分为以下几个类型:
1. 识别卡失败
若卡识别失败,需要确定是响应获取失败还是传输信号不好有CRC问题,区分问题可以通过抓波形确定,具体区别以及debug方法如下:
-
响应获取失败
现象:波形上只有host发出去的command,没有device返回的response
debug方法:首先确定电压和clock是否正常,其次看波形上是否有command发出去,若前面两个都没有问题,再确定卡是否有回复响应,若没有响应检查device状态。
-
信号不好有CRC问题
现象:从波形看command和response都正常,则考虑CRC问题
debug方法:若有CRC问题,先需要排除硬件问题,比如:device接触是否良好,是否有外接干扰等。然后再尝试更改dts里的driving档位,若还有问题则需要考虑调整clock phase。
2. 读写失败
若是在正常读写过程中遇到问题,需要确定是读写超时问题,还是信号不好有CRC问题,区分问题可以通过log确定,超时问题有timeout的字眼,debug方法如下:
-
读写超时
现象:报错log里有timeout的字眼
debug方法:首先需要确定当前clock频率以及bus width是否是期望配置的值,其次可以将驱动里的超时时间再加大试试,若还有超时问题,则需要抓波形详细分析。
-
信号不好有CRC问题
现象:排除以上问题,则可能是CRC问题
debug方法:debug方法见前文,另外读写过程中的CRC问题,若对速率要求不是很高,可以考虑降频或者降bus width。
9. EMMC母片制作和烧录说明¶
9.1 介绍¶
emmcnize是制作emmc母片镜像的工具,用于把kernel、rootfs、文件系统、用户数据、环境变量等镜像合并成一个可以直接通过烧录器烧录到空片的镜像。
emmcnize工具:
9.2 使用方法¶
把需要打包的镜像(env.bin、kernel、rootfs.ext4、data.ext4等)及UDA分区配置文件(part.ini)与emmcnize工具放在同一个目录下,指定配置文件作为输入,指定输出文件,格式:./emmcnize (input ini file) (output image file)
,例如:
./emmcnize part.ini image.bin -b 0x2000
其中part.ini为分区配置文件,image.bin为输出的完整镜像, 0x2000是用户分区的起始地址。
9.2.1 part.ini配置文件格式¶
[env] image=env.bin vol_id=0 vol_size=0x3B1000 vol_name="" [kernel-volume] image=kernel vol_id=1 vol_size=0xA00000 vol_name=kernel [rootfs-volume] image=rootfs.ext4 vol_id=2 vol_size=0xC800000 vol_name=rootfs [MISC-volume] image=misc.fwfs vol_id=3 vol_size=0xA00000 vol_name=MISC [miservice-volume] image=miservice.ext4 vol_id=4 vol_size=0x12C00000 vol_name=miservice [customer-volume] image=customer.ext4 vol_id=5 vol_size=0x82900000 vol_name=customer
image=XX,定义分区镜像名,必须与已有镜像名相同。
vol_id=X,定义分区id,从1开始标识是第几个分区,为0表示不纳入分区管理。
vol_size=XX,定义分区大小(Bytes单位),必须不小于对应镜像大小。
vol_name=XX,定义分区名,uboot下通过emmc part看到的分区名。
[XXX-volume] section是真正的用户分区,它们的image、vol_size、vol_name都可以根据实际分区情况进行更改。vol_id从1开始编号,最大支持64个分区。
9.2.2 制作环境变量镜像¶
除了env.bin之外其他的镜像都是编译生成的,env.bin的制作是把需要设置的环境变量按照uboot printenv命令打印出来的格式写入到一个txt文件,例如:
#env.txt baudrate=115200 bootargs=console=ttyS0,115200 root=/dev/mmcblk0p2 rootwait rootfstype=ext4 rw init=/linuxrc cma=64M bootcmd=emmc read.p 0x21000000 kernela 0x1C61E8;bootm 0x21000000; bootdelay=0 ethact=sstar_emac ethaddr=00:30:1b:ba:02:db fileaddr=23b2ef00 filesize=101 stderr=serial stdin=serial stdout=serial
uboot编译后在tool目录下有一个mkenvimage工具,命令参数如下:
./tools/mkenvimage Please specify the size of the environment partition. mkenvimage [-h] [-r] [-b] [-p <byte>] -s <environment partition size> -o <output> <input file> This tool takes a key=value input file (same as would a `printenv' show) and generates the corresponding environment image, ready to be flashed. The input file is in format: key1=value1 key2=value2 ... Empty lines are skipped, and lines with a # in the first column are treated as comments (also skipped). -r : the environment has multiple copies in flash -b : the target is big endian (default is little endian) -p <byte> : fill the image with <byte> bytes instead of 0xff bytes -V : print version information and exit If the input file is "-", data is read from standard input
执行./mkenvimage -s 0x1000 -o env.bin env.txt生成环境变量镜像。其中size的单位是byte,且其大小应该和uboot的CONFIG_ENV_SIZE一样大,否则会有CRC校验失败的问题
9.2.3 说明¶
part.ini文件中env的size比实际env.bin的size大,这是因为母片工具制作母片时会从env的起始地址0x278开始补充镜像文件,直至补充完当前分区的size,如果按照env.bin的实际size烧录,0x278*512+0x1000=327680 byte=640 blk就会是用户分区数据开始存储的地方,这与我们uboot下读取用户数据的实际起始地址不同,uboot下读取相应数据的地址如下图:
如上图,UDA的分区1的start地址是0x2000(实际地址应该是根据用户设定的分区地址,这里分区一是riscv),为了保证uboot下可以正确读到相应的数据,所以part.ini中env的size需要设置为 0x2000-0x278=0x1D88 blk=0x3B1000 byte。
9.2.4 其他¶
emmcnize的其他功能可以输入emmcnize -h查看
./emmcnize -h
emmcnize This tool takes a ini image layout input file and generates the corresponding image that ready to be flashed. ./emmcnize <input ini file> <output image file> [b|p|v|h] The input file is in format: [<name>-volume] image=<bin file name> vol_id=XX vol_size=<partition size in bytes in hex> vol_name=<partition name> -p :only generate partition table image: -b :redefine the start offset block of user's partition(unit: blk) -h :help -v :print version information and exit
9.3 母片烧录¶
将emmc分区切至UDA分区,然后将image.bin(上一节生成)烧入到0地址处。
如果觉得母片太大烧录太慢,也可以将母片按照一定的size切割成小文件,脚本如下:
#!/bin/sh FLASH_BLK_SIZE=$((512)) SPLIT_SIZE=$((0x1400000)) #split_size_16=0x`echo "obase=16;$SPLIT_SIZE" |bc ` split_size_16=0xA000 echo "split size:" $SPLIT_SIZE SRC_FILE=$1 BURN_SCPT=burn.es OUT_DIR=output rm -rf $OUT_DIR mkdir $OUT_DIR IMAGE_SIZE=`stat --format=%s $SRC_FILE` echo "image size: " $IMAGE_SIZE if [ $IMAGE_SIZE -gt $SPLIT_SIZE ]; then echo -e "\e[1;32m $SRC_FILE too large, size($IMAGE_SIZE) do split($SPLIT_SIZE)! \e[0m" offset_blk=0 split -b $SPLIT_SIZE $SRC_FILE $OUT_DIR/${SRC_FILE}_ for i in `ls $OUT_DIR/$SRC_FILE_*` do offset_blk_16=0x`echo "obase=16;$offset_blk"|bc` file=`basename $i` echo "tftp 0x21000000 $file" >> $OUT_DIR/$BURN_SCPT #echo "emmc write 0x21000000 $offset_blk_16 $split_size_16" >> $OUT_DIR/$BURN_SCPT file_size=`stat --format=%s $i` if [ $SPLIT_SIZE -gt $file_size ]; then file_size=$(($file_size/$FLASH_BLK_SIZE)) split_size_16=0x`echo "obase=16;$file_size" |bc ` else split_size_16=0xA000 fi echo "mmc write 0x21000000 $offset_blk_16 $split_size_16" >> $OUT_DIR/$BURN_SCPT IMAGE_BLK_SIZE=$(($SPLIT_SIZE/$FLASH_BLK_SIZE)) offset_blk=$(($offset_blk + $IMAGE_BLK_SIZE)) done echo "% <- this is end of file symbol" >> $OUT_DIR/$BURN_SCPT fi
执行命令格式:./split_burn_emmc.sh image.bin,其中image.bin是制作的母片,最终切割生成的文件在output目录下
9.4 配置EMMC ECSD寄存器¶
注:相关读写操作需要专门的tool,请联络对应的emmc厂商提供
1、配置erase group define,reliable write,即
EXT-CSD位址 | 设定值 |
---|---|
[175] | 0x01 |
[167] | 0x1F |
[155] | 0x01 |
设置完成后需要对emmc断电再重新上电,否则配置不生效。
2、烧录boot1分区,且boot数据存储在boot1分区时,需要配置
EXT-CSD位址 | 设定值 |
---|---|
[162] | 0x01 |
[177] | 必须根据实际启动方式配置 |
[179] | 0x09 |
3、烧录UDA分区,且boot数据存储在boot1分区时,需要配置
EXT-CSD位址 | 设定值 |
---|---|
[162] | 0x01 |
[177] | 必须根据实际启动方式配置 |
[179] | 0x08 |
4、EXT-CSD配置说明
1) reliable write 必须设置,如不设置则断电时emmc 上已经写好的数据也有可能损坏。但是,有的emmc出厂默认就开启了reliable write,如果ecsd[167]本身就是0x1f,则reliable write 无需再设置。如出现reliable write 无法设置的情况,请咨询emmc 厂商。
2) EXT-CSD[179] = 0x8,boot数据存储在boot1,设置boot1 分区为启动分区,如果不选择boot1分区为启动分区,则务必将boot数据存储分区选择为启动分区,例如:boot数据存储在boot2,则应该配置为0x10,若boot数据存储在UDA,则应该配置为0x38。
3) EXT-CSD[177]的值必须根据实际启动方式配置,比如,如果boot type是emmc 8 bit启动,需要配置为0x02,如果boot type是emmc 4 bit启动,需要配置为0x01
4) 某些emmc的EXT-CSD[162]不设置为1 的话会出现不开机的问题,因此必须设置。ECSD[162]=1 是要eMMC 去看HW reset pin,默认为0 是不看的。