Linux MMC子系统-eMMC常用命令说明(1)

概述

本文对eMMC 5.1协议定义的命令做一个简单的说明，以便在使用具体的命令时有个参考。

eMMC 5.1协议定义的命令可以分为11类，具体分类描述如下：

• Basic commands (class 0 and class 1)，基本命令；

• Block-oriented read commands (class 2)，面向块的读命令；

• Class 3 commands，Class 3命令；

• Block-oriented write commands (class 4)，面向块的写命令；

• Block-oriented write protection commands (class 6)，面向块的写保护命令；

• Erase commands (class 5)，擦除命令；

• I/O mode commands (class 9)，I/O模式命令；

• Lock Device commands (class 7)，设备锁定命令；

• Application-specific commands (class 8)，特定应用命令；

• Security Protocols (class 10)，安全协议命令；

• Command Queue (Class 11)，命令队列命令；

本文主要对常用的6类命令进行说明，其他不常用的命令遇到时查看手册即可：

• Basic commands (class 0 and class 1)，基本命令；

• Block-oriented read commands (class 2)，面向块的读命令；

• Block-oriented write commands (class 4)，面向块的写命令；

• Erase commands (class 5)，擦除命令；

• Lock Device commands (class 7)，设备锁定命令；

• Application-specific commands (class 8)，特定应用命令；

基本命令(class 0 and class 1)

CMD0

CMD0的命令类型，参数，响应类型，命令缩写和描述如下表所示：

Type	Argument	Resp	Abbreviation	Command Description
bc	[31:0] 00000000	None	GO_IDLE_STATE	Resets the Device to idle state
bc	[31:0] F0F0F0F0	None	GO_PRE_IDLE_STATE	Resets the Device to pre-idle state
---	[31:0]FFFFFFFA	None	BOOT_INITIATION	Initiate alternative boot operation

CMD0带参数0x00000000时，命令的类型为bc，此时CMD0的命令缩写为GO_IDLE_STATE，命令无响应，命令功能为复位设备，让设备进入idle状态。

CMD0带参数0xF0F0F0F0时，命令的类型为bc，此时CMD0的命令缩写为GO_PRE_IDLE_STATE，命令无响应，命令功能为复位设备，让设备进入pre-idle状态。

CMD0带参数0xFFFFFFFA时，命令无类型，此时CMD0的命令缩写为BOOT_INITIATION，命令无响应，命令功能为让设备进入boot operation模式。

考虑到CMD0的兼容性，如果eMMC设备收到CMD0命令，并且参数是除了0xFFFFFFFA或者0xF0F0F0F0以外的其他值，eMMC设备在除了Inactive状态的其他任何状态下，eMMC设备会将CMD0命令视为设备复位命令，并让eMMC设备进入idle状态。

CMD1

CMD1的命令类型，参数，响应类型，命令缩写和描述如下表所示：

Type	Argument	Resp	Abbreviation	Command Description
bcr	[31:0] OCR with-out busy	R3	SEND_OP_COND	Asks Device, in idle state, to send its Operating Conditions Register contents in the response on the CMD line.

CMD1的参数可以根据OCR寄存器的位定义来填写，命令的类型为bcr，此时CMD1的命令缩写为SEND_OP_COND，命令响应为R3，命令功能为在idle状态下要求eMMC设备通过R3响应返回它的OCR寄存器的值。

如果eMMC设备不支持boot operation模式，或者eMMC设备仅仅支持eMMC 4.2或者更早的版本，或者BOOT_PARTITION_ENABLE位被清除，在power-on之后eMMC设备会自动进入idle状态。处于idle状态的eMMC设备，除非收到CMD1，否则会忽略所有的总线事务。

CMD1是一个特殊的同步命令，用来协商操作电压范围以及查看设备是否仍处在power-up序列。CMD1的响应除了包含eMMC设备的操作电压profile，还包含一个busy标志，用于指示eMMC设备仍处于power-up过程，并且没有准备好去identification。当R3中的busy位为0时，告诉Host当前的eMMC设备并没有准备好，Host需要重复发送CMD1和接收R3，直到eMMC设备准备好。当Host发送CMD1给eMMC设备，并且CMD1的参数带有有效电压范围，那么eMMC设备必须在1秒以内完成它的初始化。

如果Host发送的CMD1的参数为0，那么就表示Host在询问eMMC卡的电压范围和busy状态。

CMD2

CMD2的命令类型，参数，响应类型，命令缩写和描述如下表所示：

Type	Argument	Resp	Abbreviation	Command Description
bcr	[31:0] stuff bits	R2	ALL_SEND_CID	Asks Device to send its CID number on the CMD line

CMD2的参数[31:0]位域可以是任意值（默认填写0），默认将参数设置为0即可，命令的类型为bcr，CMD2的命令缩写为ALL_SEND_CID，命令响应为R2，命令功能为获取eMMC设备的CID寄存器内容，CID寄存器内容通过R2返回给Host。

CMD3

CMD3的命令类型，参数，响应类型，命令缩写和描述如下表所示：

Type	Argument	Resp	Abbreviation	Command Description
ac	[31:16] RCA [15:0] stuff bits	R1	SET_RELATIVE_ADDR	Assigns relative address to the Device

CMD3的参数[31:16]位域填写设置给eMMC设备的RCA，[15:0]位域可以是任意值（默认填写0），命令的类型为ac，CMD3的命令缩写为SET_RELATIVE_ADDR，命令响应为R1，命令功能为给eMMC设备分配RCA。

一旦eMMC设备接收到CMD3，并且修改自身的RCA寄存器内容值为Host设置的RCA值之后，eMMC的设备状态将从Identification状态切换为Stand-by状态，并且eMMC设备不会再响应任何identification。此外，eMMC设备将把它的输出驱动方式从开漏输出（open-drain ）切换为推挽输出（open-drain ）。

CMD4

CMD4的命令类型，参数，响应类型，命令缩写和描述如下表所示：

Type	Argument	Resp	Abbreviation	Command Description
bc	[31:16] DSR [15:0] stuff bits	None	SET_DSR	Programs the DSR of the Device

CMD4的参数[31:16]位域填写设置给eMMC设备的DSR，[15:0]位域可以是任意值（默认填写0），命令的类型为bc，CMD4的命令缩写为SET_DSR，命令无响应，命令功能为设置eMMC设备的DSR（driver stage register）寄存器。

CMD5

CMD5的命令类型，参数，响应类型，命令缩写和描述如下表所示：

Type	Argument	Resp	Abbreviation	Command Description
ac	[31:16] RCA [15]Sleep/Awake [14:0] stuff bits	R1b	SLEEP_AWAKE	Toggles the Device between Sleep state and Standby state.

CMD5的参数[31:16]位域填写RCA，[15]位的值表示该命令是Sleep还是Awake命令，[14:0]位域可以是任意值（默认填写0），命令的类型为ac，CMD5的命令缩写为SLEEP_AWAKE，命令响应为R1b，命令功能为将eMMC设备的状态设置为Sleep状态或者Awake状态。

eMMC设备在Sleep状态下的电源消耗是最小的，在Sleep状态下eMMC设备仅仅响应复位命令（参数为0x00000000或者0xF0F0F0F0的CMD0或者硬件复位）和SLEEP_AWAKE命令（CMD5），所有其他命令都会被eMMC设备忽略。

CMD5的参数[15]位为1时表示该命令为Sleep命令。

CMD5的参数[15]位为0时表示该命令为Awake命令。

CMD6

CMD6的命令类型，参数，响应类型，命令缩写和描述如下表所示：

Type	Argument	Resp	Abbreviation	Command Description
ac	[31:26] Set to 0 [25:24] Access [23:16] Index [15:8] Value [7:3] Set to 0 [2:0] Cmd Set	R1b	SWITCH	Switches the mode of operation of the selected Device or modifies the EXT_CSD registers.

CMD6的参数[31:26]位域填写0，[25:24]位域设置访问模式，[23:16]位域填写EXT_CSD寄存器的索引，[15:8]位域填写Value值，[7:3]位域填写0，[2:0]位域填写要切换的命令集，命令的类型为ac，CMD6的命令缩写为SWITCH，命令响应为R1b，命令功能为切换eMMC设备的操作模式或者修改eMMC设备的EXT_CSD寄存器。

访问模式及其说明如下图所示：

Snipaste_2023-10-19_20-16-57

索引域（[23:16]位域 Index）的取值范围为0-255，但是仅仅0-191范围内的值是有效的。如果索引域的值在192-255范围内，那么eMMC设备将不会执行任何的修改操作，并且SWITCH_ERROR状态位将被设置。

CMD7

CMD7的命令类型，参数，响应类型，命令缩写和描述如下表所示：

Type	Argument	Resp	Abbreviation	Command Description
ac	[31:16] RCA [15:0] stuff bits	R1/R1b	SELECT/DESELECT_CARD	Command toggles a device between the standby and transfer states or between the programming and disconnect states. NOTE In both cases the Device is selected by its own relative address and gets deselected by any other address; address 0 deselects the Device.

CMD7的参数[31:16]位域填写RCA，[15:0]位域可以是任意值（默认填写0），命令的类型为ac，CMD7的命令缩写为SELECT/DESELECT_CARD，命令响应为R1/R1b，命令功能为切换eMMC设备的状态，在standby状态和transfer状态之间切换或者在programming状态和disconnect状态之间切换。

当eMMC设备处于Stand-by状态时，CMD7（命令参数中RCA域为设备的RCA）能够将eMMC设备状态切换到Transfer状态。当eMMC设备处于Transfer状态并且eMMC设备之前被选中时，CMD7（命令参数中RCA域为除设备RCA外的其他值）能够将eMMC设备状态切换到Stand-by状态并且释放eMMC设备与Host之间的连接状态。当Host发送CMD7（命令参数中RCA域为0x0000）给eMMC设备时，eMMC设备将切换到Stand-by状态。当eMMC设备处于Transfer状态时，如果接收到了来自Host的CMD7（命令参数中RCA域为设备的RCA），那么eMMC设备将忽略该命令，或许该命令会被视为非法命令。

当eMMC设备处于Disconnect状态时，CMD7（命令参数中RCA域为设备的RCA）能够将eMMC设备状态切换到Programming状态。当eMMC设备处于Programming状态并且eMMC设备之前被选中时，CMD7（命令参数中RCA域为除设备RCA外的其他值）能够将eMMC设备状态切换到Disconnect状态并且释放eMMC设备与Host之间的连接状态。当eMMC设备处于Programming状态时，如果接收到了来自Host的CMD7（命令参数中RCA域为设备的RCA），那么eMMC设备将忽略该命令，或许该命令会被视为非法命令。

R1 while selecting from Stand-By State to Transfer State;

R1b while selecting from Disconnected State to Programming State.

CMD8

CMD8的命令类型，参数，响应类型，命令缩写和描述如下表所示：

Type	Argument	Resp	Abbreviation	Command Description
adtc	[31:0] stuff bits	R1	SEND_EXT_CSD	Device sends its EXT_CSD register as a block of data.

CMD8的参数[31:0]位域可以是任意值（默认填写0），命令的类型为adtc，CMD8的命令缩写为SEND_EXT_CSD，命令响应为R1，命令功能为请求eMMC设备通过数据块的方式将它的EXT_CSD寄存器内容发送给Host。

CMD9

CMD9的命令类型，参数，响应类型，命令缩写和描述如下表所示：

Type	Argument	Resp	Abbreviation	Command Description
ac	[31:16] RCA [15:0] stuff bits	R2	SEND_CSD	Addressed Device sends its Device-specific data (CSD) on the CMD line.

CMD9的参数[31:16]位域填写RCA，[15:0]位域可以是任意值（默认填写0），命令的类型为ac，CMD9的命令缩写为SEND_CSD，命令响应为R2，命令功能为获取eMMC设备的CSD寄存器内容，CSD寄存器内容通过R2返回给Host。

CMD10

CMD10的命令类型，参数，响应类型，命令缩写和描述如下表所示：

Type	Argument	Resp	Abbreviation	Command Description
ac	[31:16] RCA [15:0] stuff bits	R2	SEND_CID	Addressed Device sends its Device identification (CID) on CMD the line.

CMD10的参数[31:16]位域填写RCA，[15:0]位域可以是任意值（默认填写0），命令的类型为ac，CMD10的命令缩写为SEND_CID，命令响应为R2，命令功能为获取eMMC设备的CID寄存器内容，CID寄存器内容通过R2返回给Host。

CMD11

该命令已被废弃。

CMD12

CMD12的命令类型，参数，响应类型，命令缩写和描述如下表所示：

Type	Argument	Resp	Abbreviation	Command Description
ac	[31:16] RCA [15:1] stuff bits [0] HPI	R1/R1b	STOP_TRANSMISSION	Forces the Device to stop transmission. If HPI flag is set the device shall interrupt its internal operations in a well-defined timing.

CMD12的参数[31:16]位域填写RCA，[15:1]位域可以是任意值（默认填写0），[0]位填写HPI，命令的类型为ac，CMD12的命令缩写为STOP_TRANSMISSION，命令响应为R1/R1b，命令功能为强制eMMC设备停止传输，如果HPI标志被置位，那么eMMC设备会在一个合适的时机打断它的内部操作。

在任意时刻，所有的数据读命令都可以被STOP_TRANSMISSION命令（CMD12）终止。数据传输将会结束并且eMMC设备将返回到Transfer状态。读命令包括：READ_SINGLE_BLOCK（CMD17），READ_MULTIPLE_BLOCK（CMD18），SEND_TUNING_BLOCK（CMD21），SEND_WRITE_PROT（CMD30）。

在任意时刻，所有的数据写命令都可以被STOP_TRANSMISSION命令（CMD12）终止。停止写命令的STOP_TRANSMISSION命令（CMD12）要在CMD7取消选择设备之前发送。写命令包括：WRITE_BLOCK（CMD24），WRITE_MULTIPLE_BLOCK（CMD25），PROGRAM_CID（CMD26），PROGRAM_CSD（CMD27）。

RCA in CMD12 is used only if HPI bit is set. The argument does not imply any RCA check on the device side.

R1 for read cases and R1b for write cases.

CMD13

CMD13的命令类型，参数，响应类型，命令缩写和描述如下表所示：

Type	Argument	Resp	Abbreviation	Command Description
ac	[31:16] RCA [15] SQS [14:1] stuff bits [0] HPI	R1	SEND_STATUS	In case SQS bit = 0: Addressed Device sends its status register. If HPI flag is set the device shall interrupt its internal operations in a well-defined timing. In case SQS bit = 1: indicate that this is a QSR query. In response device shall send the QSR (Queue Status Register). In this case HPI must be set to ‘0’.

CMD13的参数[31:16]位域填写RCA，[15]位填写SQS，[14:1]位域可以是任意值（默认填写0），[0]位填写HPI，命令的类型为ac，CMD13的命令缩写为SEND_STATUS，命令响应为R1，命令功能为查询eMMC设备的状态或者读取QSR寄存器值。

CMD14

CMD14的命令类型，参数，响应类型，命令缩写和描述如下表所示：

Type	Argument	Resp	Abbreviation	Command Description
adtc	[31:0] stuff bits	R1	BUSTEST_R	A host reads the reversed bus testing data pattern from a Device.

CMD14的参数[31:0]位域可以是任意值（默认填写0），命令的类型为adtc，CMD14的命令缩写为BUSTEST_R，命令响应为R1，命令功能为从eMMC设备读取翻转的总线测试数据。

CMD15

CMD15的命令类型，参数，响应类型，命令缩写和描述如下表所示：

Type	Argument	Resp	Abbreviation	Command Description
ac	[31:16] RCA [15:0] stuff bits	None	GO_INACTIVE_STATE	Sets the Device to inactive state

CMD15的参数[31:16]位域填写RCA，[15:0]位域可以是任意值（默认填写0），命令的类型为ac，CMD15的命令缩写为GO_INACTIVE_STATE，命令无响应，命令功能为将eMMC设备切换到inactive状态。

CMD19

CMD19的命令类型，参数，响应类型，命令缩写和描述如下表所示：

Type	Argument	Resp	Abbreviation	Command Description
adtc	[31:0] stuff bits	R1	BUSTEST_W	A host sends the bus test data pattern to a Device.

CMD19的参数[31:0]位域可以是任意值（默认填写0），命令的类型为adtc，CMD19的命令缩写为BUSTEST_W，命令响应为R1，命令功能为Host发送总线测试数据给eMMC设备。

审核编辑：刘清