SD/eMMC 启动

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芯片包含下列 SDMC 控制器：


介质	描述
eMMC	支持 eMMC1.2 ~eMMC 5.1 默认使用 26 MHz 和 1 线模式读取数据，如果读取数据过程失败，则尝试 6 MHz 和 1 线模式从 UDA 分区启动，不支持从 eMMC 的两个 Boot partition 分区启动
SD Card	支持 SD 1.0 以及以后的版本工作电压 3.3 V 默认使用 25 MHz 和 1 线模式启动，如果读取数据过程失败，则尝试 6 MHz 和 1 线模式主要用于开发者调试、工厂量产和升级

注：

此处标记的接口频率（25 MHz、26 MHz）为协议中指明的 Legacy 模式的频率，实际工作频率以除频结果为准，通常在 24 MHz 附近。

分区和启动流程

固件在 SD/eMMC 中统一使用 GPT (GUID Partition Table) 的方式进行分区存储，默认的存储分区排列如下表。

本节只讨论 BROM 涉及的前两个分区，其中保存了第一级引导程序及其备份程序，大小固定为每个分区 128 KB。后续分区及内容可以根据不同的应用进行规划。


区域	大小/位置	备注
GPT Header	17 KB (LBA0 ~ LBA33)	-
Partition0	128 KB (LBA34 ~ LBA289)	BROM 尝试从 SD/eMMC 启动时，首先从 LBA34 的位置读取数据尝试启动，如果失败，则再尝试从 LBA290 的位置读取数据。 Logic Block 大小 512 Byte。
Partition1	128 KB (LBA290 ~ LBA545)
…	…	-

在 SD/eMMC 启动的过程中，首先要对控制器进行初始化，主要几个步骤：

在进行数据读取前，首先要识别当前插入的卡的类型。

在卡识别阶段，设置频率为 400KHz，1-bit 模式。

区分 SD 卡和 eMMC 时，可以在 IDLE 状态下，通过发送 CMD8 的方式进行测试。从 SD v2.0 开始， SD 卡都支持 CMD8 （SD_CMD_SEND_IF_COND），而在 IDLE 状态下 eMMC 是不响应该命令的，因此通过测试则表明该卡为 SD。

对于 eMMC，在上电后进入 IDLE 状态（由于没有启用 Boot partition，直接进入 IDLE 状态），在该状态下卡响应 CMD1（MMC_CMD_SEND_OP_COND），而 SD 卡是不响应该命令的。

因此通过在 IDLE 状态发送不同命令，可以区分具体是什么类型的卡。

SD 卡识别需要获取的信息包括：

ACMD41 (APP_SEND_OP_COND) 是 SD 卡开始初始化的命令，通过该命令让 SD 开始初始化，并且读取关于 SD 卡的 OCR(Operation Conditions Register)信息。

发送 ACMD41 命令时，需要将参数中的 HCS(Host Capacity Support) 比特设置为 1，表示 Host 支持 SDHC 或 SDXC。

ACMD41 命令需要重复发送，轮询 SD 卡是否初始化完成。通过读取 Response 中的 OCR 寄存器 Busy 比特位判断是否完成初始化，值为 1 表示已经完成初始化。

最后通过 OCR 寄存器的 CCS(Card Capacity Status) 比特位来判断该卡是否为 SDHC 或 SDXC.

由于 BROM 不会使用 UHS-1 的模式进行工作，因此不需要关心其它信息。

在进行卡的配置时，主机首先需要发送 CMD2(ALL_SEND_CID)，读取卡的唯一 ID，并且让卡进入 Identification 状态。

然后主机发送 CMD3(SEND_RELATIVE_ADDR) 命令，询问卡的地址 RCA(Relative Card Address)，该地址在后续的传输模式中需要使用，用来寻址要进行操作的卡。

发送 CMD9 (SEND_CSD)，让卡发送 CSD(Card Specific Data)。CSD 提供了如何访问 SD 卡的信息，可以读取到关于 Read block length 相关的信息。

发送 CMD7(SELECT_CARD) 命令，通过指定 RCA 来选中具体的 SD 卡，并且让 SD 卡进入传输模式。

发送 CMD51(APP_SEND_SCR) 命令，读取卡的 SCR(SD Configuration Register) 。 SCR 包含卡实现的 Spec 版本，数据总线位宽等信息。

通过上述配置和命令读取的信息，可以确定当前 SD 卡的确切版本，以及数据位宽信息。

上述流程中，获取 eMMC 相关信息的地方有两个，分别是发送 CMD9 读取 CSD 和 CMD8 读取 ext CSD。通过读取的 CSD 数据，可以获取关于 eMMC 的详细版本信息，以及其它参数。

经过上述流程，eMMC 进行了初始化，并且进入传输模式，可以进行数据传输。

BROM 在读取 SD/eMMC 数据时，以 Block 为单位，统一使用 READ_MULTI_BLOCK 命令进行读取。读取完毕后发送 STOP_TRANSMISSION 结束读取动作。

在读取数据的策略上，采取兼容性较好的方式进行。

对于 SD 卡，首先通过 400 KHz 和 1 线模式进行识别和配置。数据传输时首先使用 SD Legacy 的方式， 25MHz 和 4 线模式尝试读取。如果读取失败，则转为 6 MHz 和 1 线模式进行读取。如果都失败则放弃。

对于 eMMC，首先通过 400 KHz 和 1 线模式进行识别和配置。数据传输时首先使用 MMC HS 的方式， 26 MHz 和 4 线模式尝试读取。如果读取失败，则转为 6 MHz 和 1 线模式进行读取。如果都失败则放弃。

为了实现的简单和兼容性上的考虑，其它更快的模式并没有使用。

eMMC 烧录时需要确认下列 CSD 配置。 PARTITION_CONFIG(Ext CSD[179) 应该保持默认配置：

其中：