1. 名词解释

Emmc：Embedded Multi-Media Card，嵌入式多媒体卡。

在工程技术领域，会引入Emmc设备、Emmc控制器、Emmc协议这些概念。

Emmc设备：遵循Emmc通信协议的设备（通常是一个芯片）；

Emmc控制器：实现Emmc协议的控制器；

Emmc协议：由MMC协会订立，符合JEDEC标准，主要针对手机或平板电脑等产品的内嵌式存储器标准规格。

2. 系统框架

Host顾名思义就是指主机，而Emmc设备则是作为从设备挂在主机侧，从而作为主机的从设备。这点有几点需要说明：

1）Emmc设备只能由主机控制器来发起操作，Emmc设备自身不具备自举的能力；

2）主机控制器是作为soc的外设，挂在CPU的总线上，由CPU来进行配置操作；

3）Emmc设备上也有一个设备控制器，既然是控制器，必然也有相应的寄存器，设备控制器的寄存器是通过主机控制器发送命令来进行配置；

4）Emmc主机控制器与Emmc设备之间通过命令来交互，命令可以简化为一定格式的字符串，Emmc控制器发送字符串，Emmc设备去解析字符串，并执行相应的操作。

3. 模块

3.1 Emmc控制器

Emmc控制器的IP厂家主要有synopsis、arm、cadence、arasan等，为什么会有这么多厂家呢？其实很容易理解，虽然Emmc协议是由协会起草发布的，作为一种公认的标准，但这个协议定义了控制器与设备之间的通信格式，而控制器如何发出这个符合标准通信格式的命令，就不归JEDEC标准管制了。例如：

A厂家采取32个寄存器来实现控制器发送数据；

B厂家采取40个寄存器来实现控制器发送数据；

虽然最终AB两个厂家设计的控制器都能发出符合Emmc协议的命令，但在控制器设计端有所区别，因此才会有各种厂家的Emmc的IP核。（IP核就是利用硬件描述语言（verilog/VHDL）实现由寄存器转换为电信号的封装）

下面以synopsis和arasan两个厂家的IP展示下Emmc控制器的架构

synopsis的Emmc控制器

arasan的Emmc控制器

从上面两个图可以看出，有一些模块是共同的，比喻说DMA模块、FIFO模块、IO引脚、与主机的interface。

DMA模块主要是用来emmc控制器与内存之间的数据传输，由于emmc协议的速率越来越高，带来的传输数据量越来越大，如果采用内存拷贝，将会带来非常的CPU开销，因此现在Emmc控制器内部都集成了DMA控制器，当然，也有一些Emmc控制器内部不集成DMA，而是利用外部通用DMA来进行数据传输。

FIFO模块主要是用来作为外部Emmc设备与内存之间缓存，主要是为了解决外部Emmc设备与内存之间速率不匹配的问题。Emmc协议支持的最高速率为400MHz，与cpu访问内存之间的速率还存在相当大的差距，因此内存--Emmc设备读写数据速率与cpu--内存读写速率无法保持一致，在对于流式（数据以数据流的形式，流式是相对于突发而言）的通信场景下，必然会导致数据错误和丢包现象，因此增加了FIFO机制来保证速率的同步。那FIFO又是如何解决速率不匹配的问题呢？FIFO都会有对应的深度，设置一个FIFO阈值，通常为FIFO深度的一半。对于从Emmc设备读取数据，当FIFO中的数据达到阈值时，就认为收据需要读取，这时候将数据从FIFO读到内存中。对于写数据到Emmc设备，当写入FIFO的数据达到阈值时，就暂时停止写入操作，待FIFO中的数据传输到Emmc设备中后，再次启动后面的发送操作。

IO引脚就是Emmc控制器的信号绑定的SOC的IO引脚，对于Emmc控制器，必然有数据线、时钟线等，而这些线必然要通过SOC的IO引脚与Emmc设备相连。

与主机的interface就是控制器与CPU的接口，CPU需要通过interface来访问和控制Emmc控制器，从而间接控制Emmc控制器发出的命令。

3.2 Emmc设备

Emmc设备就是符合Emmc协议的设备，通常指一种符合Emmc协议的存储芯片。Emmc芯片规范如下：

从上图可以看出，Emmc设备也是一个子系统，包含有控制器和存储颗粒。存储颗粒就是常见的 FLASH，引入设备控制器的目的就是为了简化SOC内部集成FLASH的复杂度，相当于Emmc设备将 FLASH控制器集成在Emmc设备上，由FLASH控制器完成FLASH的擦除、错误检测等操作，简化了soc的设计难度。不知道大家是否有这样一个疑惑，既然Emmc设备集成了FLASH控制器，那如果Emmc设备提供了CPU可访问的接口，那CPU是不是可以直接访问Emmc设备，而无需借助Emmc控制器来访问Emmc设备呢？个人理解是可以的，但这与mmc设计的出发点冲突，估计不会有人去这样做。

4. 总结

Emmc主机控制器发送命令来控制Emmc设备，通信协议符合JEDEC指定的标准。主机控制器的最终目的就是发出符合标准协议规定的命令，Emmc设备接收到符合标准协议的命令，执行对应的操作，将数据写入存储颗粒，或者从存储颗粒将数据读出并发回主机控制器。

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