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移动式存储器的原理与应用
类别：存储器  
 
引言

　　ＳＣＮＤＩＳＫＭＵＬＩＭＥＤＩＡＣＡＲＤ是美国　ＳＮＡＤＩＳＫ公司１９９８年推出的一种移动式ＦＬＡＳＨ存储器，简称ＭＭＣ卡。它具有体积小（３２ｍｍ×２２ｍｍ×１．５ｍｍ）、存储量大、接口简单、抗抖动和震动能力强，使用寿命长、低功耗、可适应于温度与湿度变化较大的环境等优良特点，可作为嵌入式操作系统的可移动式存储器的完美的选择。它的出现解决了嵌入式操作系统与其它设备之间的数据交换，特别适合在全球定位系统（ＧＰＳ），音乐播放机，数码摄像机，移动电话等电子设备中应用。

　　２ＭＭＣ卡结构与原理

　　２．１ＭＭＣ卡结构

　　如图１所示，ＭＭＣ卡分为两个模块：微处理器模块和存储器模块。其中微处理器的主要功能包括管理通讯协议，命令解释，数据输出与存储，错码校验，电源管理，逻辑和缺省管理。由于ＭＭＣ包括一套成熟的缺省与误码管理系统，所以误码概率极低。

　　存储器模块是由ＦＬＡＳＨＲＯＭ构成的存储区，所有数据经微处理器理后，都存储在此区域中。在存储器模块中，字节地址是从０开始依次增加到最后一个单元，每个地址都是可读写的，但它又不是简单的排列。ＭＭＣ卡中规定：５１２个字节称为一个扇区，根据ＭＭＣ卡的型号，１６或３２个扇区为一个块。仅在ＳＤＭＢ８中１６个扇区为一个块，其余如ＳＤＭＢ３２，　ＳＤＭＢ６４中均为３２个。其余又分为可擦除块（由３２个块组成）、保护块（由３２个可擦除块组成）。其中扇区是最小的写和擦除的基本单位，许多数据的读写操作都是围绕它展开的。

　　２．２ＭＭＣ的读写方式

　　ＭＭＣ卡有３种读写方式：数据流读写，单扇区读写及多扇区读写。它们之间各有异同，用户可以根据自己系统的特点选择适合工程需要的方式，它们之间的异同如图２所示。

　　从图２可以看出，３种操作的读方式比较相近。

　　主机发出读操作的地址，可以是随机的。而方式１和方式３可以跨扇区进行，方式２仅仅在一个扇区内进行并且不需要停命令，它的数据长度是预先设定的，更加简单、准确。数据流法没有多扇区法可靠。因为数据流法对数据的读写都没有校验，有可能出现误码。

　　３种方式的写操作都是以扇区的整数倍开始和结束的。单扇区对数据的写入是在一个扇区内进行的，故不需要停命令。

　　２．３ＭＭＣ接口与通讯协议特点

　　ＭＭＣ卡和外部有２种接口形式，对于每一种接口形式，　ＭＭＣ卡与外部进行数据通信对应一种协议：一种为ＭＭＣ模式生产厂家根据本卡的特点并参照ＳＰＩ协议制定的；另外一种是通用的ＳＰＩ模式，它是ＭＭＣ模式的子集（这种模式经常用在ＭＯＴＯＲＯＬＡ的微处理器中）。二者有许多相似之处，而差异主要表现在外部接口与命令集与响应上，参见表１。

　　表 1 两 种 协 议 下 的 接 口 异 同

　 MMC协议 SPI协议 名称 功能描述 名称 功能描述 1 RSV 保留引脚，不接或置高 CS 片选引脚（低电平有效） 2 CMD 命令与响应引脚 DataIn 输入数据引脚 3 VSS1 电源接地引脚 VSS1 电源接地引脚 4 VDD 电源引脚 VDD 电源引脚 5 CLK 系统时钟 CLK 系统时钟 6 VSS2 电源接地引脚 VSS2 电源接地引脚 7 DAT[0] 数据引脚 DataOut 输出数据引脚

　　３　ＭＭＣ卡　指　令　集

　　３．　１　命　令　分　类

　　ＭＭＣ卡　的　命　令　集　分　为　几　类　，　每　组　负　责　完　成　一　类　独　立　的　任　务　，　如　块　写　类　完　成　块　长　度　的　定　义　、　块　首　地　址　的　设　置　和　块　停　止　命　令　的　发　送　。　每　个　块　中　的　命　令　有　以　下　几　种　：　分　散　式　命　令　（无　应　答　式　），　分　散　式　命　令　（有　应　答　命　令　和　应　答　都　在　命　令　线　上　），　点　对　点　式　（命　令　和　应　答　都　在　命　令　线　上　），　点　对　点　式　（命　令　传　输　在　命　令　上　，　应　答　数　据　在　数　据　线　上　）。

　　３．　２　命　令　格　式　与　响　应

　　MMC卡 的 命 令 格 式 如 下 ：

0 1 5－0 31－0 6－0 0 起始位 主机位 指令索引 协议 循环冗余码校验 末位

　　７　ｂｉｔ　ＣＲＣ　Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ：

　　Ｇ（ｘ）　＝　ｘ７　＋　ｘ３　＋　１

　　Ｍ（ｘ）　＝　（ｓｔａｒｔ　ｂｉｔ）　＋　（ｈｏｓｔ　ｂｉｔ）＋　ｘ３８　＋　．．．

　　＋　（ｌａｓｔ　ｂｉｔ　ｂｅｆｏｒｅ　ＣＲＣ）＋　ｘ０

　　ＣＲＣ［６．．．０］　＝　Ｒｅｍａｉｎｄｅｒ［（Ｍ（ｘ）．ｘ７）／Ｇ（ｘ）］

　　对于两种协议的命令字，都是由上述３个公式求出７位校验位的值，结合命令号、命令参数以及起始位求出。针对每一个命令都有确定的响应类型与之对应。每种协议都有３种响应形式Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３（它们各个响应位性质就不一一介绍了，参考使用说明书），其中Ｒ１为标准的响应形式，而其它两种形式仅是对少数命令作出的。命令与响应的时序我们用图３的ＳＰＩ协议下多扇区的写操作来理解。

　　４应用实例

　　现在，我们通过在ＭＭＣ协议下，用单扇区法来实现主处理器对ＭＭＣ卡的读操作过程。因为系统采用３２位ＡＲＭ处理器，所以例子中的语言用ＡＲＭ型的汇编语言来示范这个例子。电路原理如图４所示。
 
 
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