多媒体卡控制器

7-1多媒體卡控制器7-2大綱概論MMC控制器功能說明卡片溝通協定說明MMC控制器操作MMC控制器暫存器7-3概論多媒體卡（MMC）控制器用來連接存取應用處理器的軟體與MMC堆疊主要以TheMultiMediaCardSystemSpecificationVersion2.1的標準為基礎MMC控制器支援從標準MMC或序列週邊介面（SPI）匯流排至MMC堆疊的解譯協定軟體必須指示與MMC控制器溝通的協定為MMC模式或SPI模式7-4概論(cont.)MMC控制器特徵：–資料傳送率最高可達20Mbps–1個回應FIFO（ResponseFIFO）–2個接收FIFO（DualReceiveFIFO）–2個傳送FIFO（DualTransmitFIFO）–不論MMC或SPI模式皆可支援2個MMCMMC控制器處理卡片初始化、CRC的產生與確認、命令、回復，以及資料交易7-5概論(cont.)MMC控制器包含命令與控制暫存器、回應FIFO，與資料FIFO軟體存取這些暫存器與FIFO，並且產生命令、中斷回應，與控制後續動作MMC系統互動圖7-6概論(cont.)MMC匯流排連結卡片堆疊與控制器軟體與控制器可開啟或關閉MMC時脈卡片堆疊與控制器經由命令與資料線進行連續溝通，協定所使用的訊息包含下列的符號：–命令（Command）–回應（Response）–資料（Data）7-7命令符號命令集包含卡片初始化、卡片暫存器讀取與寫入、資料傳送…等MMC控制器會在MMCMD訊號線上連續傳送命令符號位元位置4746[45:40][39:8][7:1]0寬(位元)1163271值01×××1說明起始位元傳送位元命令索引參數CRC7結束位元命令符號格式7-8回應符號為命令符號的回覆每個命令都具有特定的回應類型或是無回應類型其格式取決於回應類型與卡片模式7-9資料符號控制器與卡片之間，資料以8位元區塊做連續的傳送，速率可達20Mbps其格式依卡片的模式為MMC或SPI而有所不同串流資料1×無CRC1區塊資料0××1說明起始位元資料CRC7結束位元值11111110××說明起始位元組資料CRC16MMC資料符號格式SPI資料符號格式7-10命令符號在MMC模式中，所有的操作都包含命令符號，而大部分的命令具有一個相關聯的回應符號在雙向的MMCMD訊號中會傳送與接收命令符號與回應符號在雙向的MMDAT訊號中會傳送與接收資料符號7-11無資料符號之MMC模式操作圖有資料符號之MMC模式操作圖7-12SPI模式在SPI模式中，命令都具有命令符號與回應符號MMCMD與MMDAT訊號在SPI模式中為單向在MMCMD訊號中會寫入傳送命令符號與資料符號在MMDAT訊號中會接收回應符號與讀取的資料符號無資料符號的SPI模式操作圖7-13SPI模式寫入操作圖SPI模式讀取操作圖7-14MMC控制器功能說明概論MMC控制器訊號描述MMC控制器重置MMC卡片初始化程序MMC與SPI模式錯誤偵測中斷與時脈控制資料FIFO7-15概論軟體必須讀取與寫入MMC控制器暫存器與FIFO來初始啟動與卡片的溝通MMC控制器為軟體與MMC匯流排之間的介面，負責軟體與MMC匯流排之間的時序與協定MMC控制器包含：–控制與狀態暫存器–一個16位元的回應FIFO（ResponseFIFO）–兩個8位元的接收FIFO（ReceiveFIFO）–兩個8位元的傳送FIFO（TransmitFIFO）7-16MMC控制器訊號描述訊號名稱輸入／輸出說明MMCLK輸出MMC時脈訊號MMCMD雙向命令線MMDAT雙向資料線MMCCS0輸出晶片選擇0（僅於SPI模式中使用）MMCCS1輸出晶片選擇1（僅於SPI模式中使用）7-17MMC控制器重置只可藉由應用處理器的硬重置（hardreset）或軟重置（softreset）來重置重置之後，所有的暫存器與FIFO控制會設定為初始值7-18MMC卡片初始化程序藉由將MMC_CMDAT[INIT]位元設定為1來初始化MMC卡此功能可用來取得已插入匯流排的新卡片初始化程式期間不會觸發晶片選擇7-19MMC與SPI模式重置之後，MMC卡會處於MMC模式卡片可維持在MMC模式中，或是藉由設定MMC_SPI暫存器位元來改變為SPI模式7-20MMC模式在MMC模式中，MMCMD與MMDAT訊號為雙向的藉由MMCMD訊號可傳送與接收命令與回應符號藉由MMDAT訊號可讀取與寫入資料支援下列資料傳送模式：–單一區塊（SingleBlock）讀取／寫入–多重區塊（MultipleBlock）讀取／寫入–串流（Stream）讀取／寫入7-21SPI模式在SPI模式中，MMCMD與MMDAT線為單向的，而且只允許單一區塊資料傳送MMCMD訊號為控制器的輸出，用來傳送命令符號與寫入資料至MMC卡MMDAT訊號為控制器的輸入，用來接收來自MMC卡的回應符號與讀取資料7-22錯誤偵測MMC控制器會偵測MMC匯流排上的下列錯誤，並回報給狀態暫存器（MMC_STAT）：–回應CRC錯誤：在命令回應上發生計算CRC錯誤–回應逾時：在特定的時脈數目之前還沒有開始回應–寫入資料CRC錯誤：卡片傳回資料上的CRC狀態錯誤–讀取資料CRC錯誤：資料上發生計算CRC錯誤–讀取逾時：在特定的時脈數目之前不會開始讀取資料操作–SPI資料錯誤：SPI模式內偵測出讀取資料錯誤符號7-23中斷與時脈控制MMC控制器產生中斷來發出命令序列的狀態訊號，而軟體負責遮蔽中斷、驗證中斷，並執行適當的動作MMC控制器與軟體可開啟或關閉MMC匯流排時脈（MMCLK）–MMC控制器具有一個內部頻率產生器，可啟動、停止，與劃分MMC匯流排時脈–軟體可能藉由設定MMC_STRPCL暫存器適當的位元來啟動與停止時脈有助於控制資料流來預防underrun與oveflow，也可節省電源7-24資料FIFO概論回應資料FIFO（MMC_RES）接收資料FIFO（MMC_RXFIFO）傳送資料FIFO（MMC_TXFIFO）DMA與程式I/O7-25概論包含回應資料FIFO、接收資料FIFO，與傳送資料FIFO，其控制器FIFO分別為MMC_RES、MMC_RXFIFO與MMC_TXFIFO。7-26回應資料FIFO（MMC_RES）包含控制器傳送命令之後從MMC卡所接收的回應此FIFO不包含回應CRC，CRC確認之狀態位於狀態暫存器MMC_STAT內7-27接收資料FIFO(MMC_RXFIFO)具有兩個接收資料FIFO，對軟體為唯讀在系統重置之後與所有命令程序開始時，會清除兩個FIFO與其控制成為啟動狀態FIFO在軟體與MMC匯流排之間替換(swap)，在任何時候，當軟體讀取其中一個FIFO時，MMC匯流排會寫入至另一個FIFO當兩個FIFO都成為full而且資料傳送未完成時，控制器會關閉MMCLK，以預防發生overflow當時脈已關閉，來自卡片的資料傳送會停止，直到再次啟動時脈在軟體清空所連接的FIFO之後，控制器會啟動時脈來繼續執行資料傳送軟體所連接的FIFO之狀態會註冊至MMC_STAT[RECV_FIFO_FULL]位元之中7-28傳送資料FIFO（MMC_TXFIFO）具有兩個傳送資料FIFO，只可以由軟體寫入在系統重置後以及所有指令程序的開始，會將兩個FIFO和其控制清除為最初狀態FIFO在軟體與MMC匯流排之間swap，在任何時候，當軟體寫入其中一個FIFO，MMC匯流排就會讀取另一個FIFO當兩個FIFO都成為empty而且資料傳送未完成時，控制器會關閉MMCLK，以預防發生underrun當時脈已關閉，至卡片的資料傳送會停止，直到再次啟動時脈當傳送FIFO不再為空的時，MMC控制器會自動重新啟動時脈軟體所連結的FIFO之狀態會註冊到MMC_STAT[XMIT_FIFO_EMPTY]位元內7-29DMA與程式I/O軟體可能會經由DMA或程式I/O來和MMC控制器做溝通為了以DMA存取FIFO，軟體必須程式化DMA來讀取或寫入MMCFIFOCMDAT[DMA_EN]位元之設定：–1：啟動與DMA的溝通–0：啟動與程式I/O的溝通7-30卡片溝通協定說明基本、無資料、命令與回應程序資料傳送忙碌程序7-31基本、無資料、命令與回應程序(cont.)MMC控制器執行基本的MMC或SPI匯流排交易軟體之事件協定：1.停止時脈2.寫入0x6至MMC_I_MASK暫存器並等待與驗證MMC_I_REG[CLK_IS_OFF]中斷3.寫入至暫存器(MMC_CMD,MMC_ARGH,MMC_ARGL,MMC_CMDAT,…4.啟動時脈5.寫入0x7b至MMC_I_MASK暫存器並等待與驗證MMC_I_REG[END_CMD_RES]中斷6.讀取MMC_RESFIFO與MMC_STAT暫存器命令的結果可能會使某些卡片變為忙碌狀態軟體可能藉由寫入MMC_I_MASK暫存器並等待MMC_I_REG[PRG_DONE]中斷來等待卡片變為不忙碌，也可啟動與另一個卡片的溝通7-32基本、無資料、命令與回應程序應用處理器之MMC控制器MMC堆疊Step1停止時,Step4啟動時脈*MMC_CMDAT不論有資料是否有改變都要寫入●●●●●●●●●●●●Step2寫入0x6至MMC_1_MASKStep3MMC_CMD,MMC_ARGH,MMC_ARGL,MMC_CMDAT*,MMC_CLKRT,MMC_SPI,MMC_RESTO寫入資料Step5寫入0x7b至MMC_1_MASKStep6讀取MMC_RESFIFO和MMC_STAT7-33資料傳送(cont.)資料傳送為傳送至卡片的附加資料之命令與回應程序在啟動時脈之前，軟體必須寫入下列暫存器：–MMC_RDTO–MMC_BLKLEN–MMC_NOB啟動時脈之後，軟體必須讀取MMC_RES，並讀取或寫入MMC_RXFIFO或MMC_TXFIFO在寫入資料傳送時，卡片可能變為忙碌狀態軟體可能會藉由寫入MMC_I_MASK暫存器與等待MMC_I_REG[PRG_DONE]中斷來等待卡片變為不忙碌，也可啟動與另一個卡片的溝通資料交易之模式：–單一區塊、多重區塊、串流模式7-34資料傳送(cont.)Step1資料寫入：MMC_RDTO,MMC_BLKLEN,MMC_NOBStep21.讀取MMC_RES2.讀取MMC_RXFIFO或寫入MMC_TXFIFOStep3確認MMC_STATStep41MMC_TXFIFO未填滿設定MMC_PRTBUF[BUF_PART_FULL]2.設定MMC_BLKLEN來指定傳送資料大小或大小寫入MMC_TXFIFOStep5MMC匯流排忙碌時會觸發MMC_I_REG[DATA_TRAN_DONE]Step6寫入MMC_I_MASK與等待MMC_I_REG[PRG_DONE]中斷來待卡片變為不忙碌7-35資料傳送7-36忙碌程序在單一區塊與多重區塊寫入操作每個資料區塊之後，MMC控制器會自動預期一個來自卡片的忙碌訊號當MMC匯流排上有忙碌訊號，軟體只可傳送以下其中之一命令：–傳送狀態命令（CMD13）–切斷連結命令（CMD7）在卡片為忙碌狀態時，若軟體切斷與卡片的連結，則會關閉忙碌訊號，而軟體可連結另一個不同的卡片7-37MMC控制器操作軟體指示卡片與控制器之間所有溝通的方向啟動與停止時脈：–軟體藉由停止時脈、寫入暫存器，與啟動時脈來存取暫存器集初始化：–在卡片初始化程序之前必須加入80的時脈週期–軟體藉由設定MMC_CMDAT[INIT]位元來產生80個時脈週期7-38MMC控制器操作(cont.)啟動SPI模式之程序：1.MMC_SPI[SPI_EN]設定為12.MMC_SPI[SPI_CS_EN]設定為13.設定MMC_SPI[SPI_CS_ADDRESS]來指定軟