SD-UHS-II简化规范中文完整翻译

SDSpecificationsPart1UHS-IISimplifiedAddendumVersion1.02注：本文是“SDSpecificationsPart1UHS-IISimplifiedAddendumVersion1.02”的完整中文翻译。正好最近有个SD4.0的项目，就把UHS-II内容一起翻译下来准备学习。该文档是简化规范，因为从SD组织的官网只能找到简化版本，其中省略了一些内容，所以比较无奈（如果谁有完整版内容，可以把省略的内容添加进来）。文中有发现不对的地方，或者有完整版规范的，可以发邮件给我：[e-mail]，我会发出原文档以便修改或添加内容。风语者2016于西安1.总体描述本规范是Part1物理层规范V4.10的一个附加的规范定义。以下章节描述了本规范对基础规范新加和修改的部分。超高速类型II（UHS-II）规范的背景如下：高速接口为满足处理大量高清（HD-HighDefinition）内容的需求。近年来，随着高清内容（如HD，Super-HD，3D-TV等）的增长，用于处理大量高清数据的SD应用的数量也稳步增长。与此同时，高清内容的数据量也在增长。因此，为了满足高清内容以及未来更大容量内容高速处理的需求，UHS-II被提出来。接口应该适用于多种类型的主机在高速数据传输中，尤其是在移动设备中，很难保证信号完整性。一般来说，使用高速接口的主机设计越来越复杂。而UHS-II同时考虑到了高速需求和多种主机的适用。主机的开发中对原有资源（如IP，软件等）的可重用性是很重要的为了有效地开发，要求主机对原有协议兼容。例如，在SD协议中，保留原有的结构（CMD，RES，States，Status，Errors等）可以更方便主机的开发，也有利于UHS-II应用的快速扩展。对原有SDI/F（LegacySD）的兼容性和互用性可避免市场混乱主机和Devices也要求对原有SD卡的兼容和互用，以便可以使UHS-II规范平稳地被市场采用。移动设备要求低电压，低功耗及低EMI为了将高速接口应用在多种移动设备上，实现低功耗和低EMI是很重要的。UHS-II考虑到了低功耗和低EMI技术。以最小的端口数和电路尺寸满足多设备连接的要求出于降低开发成本的考虑，要求以较少的端口和电路尺寸满足多设备连接的需求。UHS-II规范的系统特性将在下一章描述。2.系统特征从第一章中提到的背景，UHS-II的特征如下：（1）高速接口，速度最高达312MB/s（2）整个系统更容易开发（3）兼容原有SD接口（4）确保数据传输的有效性能（5）低电压，低功耗，低EMI（6）多设备连接以下是对系统特征的额外解释。接口速度（1）全双工模式（缩写为FD模式）：规范中数据速率从39MB/s到156MB/s，并且未来最高达现有速率的2倍。（2）2通道的半双工模式（缩写为2L-HD模式）：规范中数据速率从78MB/s到312MB/s，并且未来最高可达现有速率的2倍。（3）接口速度连续可变（4）额外的通道允许未来比特率的扩展，其结构定义如下（参见3.1章上行/下行的定义）：2个下行（Downstream）和1个上行（Upstream）通道的全双工模式（缩写为2D1U-FD）1个下行和2个上行通道的全双工模式（缩写为1D2U-FD）2个下行和2个上行通道的全双工模式（缩写为2D2U-FD）架构层次（1）系统被分为至少4个层次：机械层，物理层，链路层和事物层（Transactionlayer）（2）具体应用层可以作为UHS-II的公共事务层和应用层之间的连接（Bridge）被引入原有SD的兼容性（针对SD形状）（1）Host和Device应该支持原有SD接口，向下完全兼容（2）兼容原有SD软件格式容易对未来更先进特征的扩展（1）命令序列：某些事物过程中可发送任何新命令（2）支持乱序（Relaxedordering）:事物顺序可以根据优先级和处理速度重新排序（3）设备之间通信：某些设备（发送CMD的设备）允许直接向其他设备发送命令。3.UHS-II系统概念本章将描述UHS-II接口和系统的概述。UHS-II卡是指支持UHS-II接口的SD存储卡。3.1.接口速度UHS-II接口由至少2个基于2根差分信号的通道组成。每个通道提供高达156MB/s的速度。一般来讲，两个通道是反向的，也就是一个通道从Host到Device（下行），而另一个是从Device到Host（上行），这种模式为全双工模式（缩写为FD）。也可以设置两个通道为同向传输数据，在这种情况下，接口速度可以翻倍最高达312MB/s（FD模式下最高速度的2倍）。这种模式叫2通道半双工模式（缩写为2L-HD模式），本规范中该模式是可选的。也可以由超过2个通道，例如随着系统速度的增长，可以有3通道或者4通道。这种情况在本规范中也是可选的。图3-1为在原有SD，UHS-I，UHS-II（假设UHS-II接口为2通道）模式下，接口速度的对比。接口速度是连续可变的。3.2.连接拓扑3.2.2点对点连接最小的连接拓扑由一个Host和一个Device组成，称为“点对点”连接拓扑。图3-2显示了一个Host和一个Device的连接。在UHS-II接口中，Host和Device都有一个PHY和一个用于独立执行物理层以及链路/事物层功能的控制器。UHS-II接口由以下3种通道连接：RCLK：从Host到Device的传输参考时钟D0：数据通道，从Host到Device传输命令、数据或其他包（下行）D1：另一个数据通道，从Device到Host传输响应、数据或其他包（上行）通常来说，每一个通道由一个Tx（Transmitter）端口和一个Rx（Receiver）端口以及它们之间的传输线组成。本规范使用的符号用来更清楚地说明每一个Rx和Tx端口，例如，RCK通道的Tx端口被写作RCLK.Tx，RCLK通道的Rx端口被写作RCLK.Rx，其它通道也使用同样的规则。所有通道被统称为链路。HostPHY包含RCK.Tx，D0.Tx，D1.Rx。同样地，DevicePHY包含RCLK.Rx，D0.Rx，D1.Tx。接下来涉及到接口的所有描述都是2个数据通道。可选的3或4通道的情况在第九章中描述。图3-3展示了支持2L-HD模式的Host和Device的连接。默认的D0时下行通道，而D1是上行通道。如果Host以2L-HD模式向Device发送数据，那么D1通道会临时变成下行（图3-4（a））。类似地，如果Host以2L-HD模式从Device接收数据，则D0变为上行（图3-4(b)）。因此，所有数据通道的端口都具有Tx和Rx的功能。3.2.2多设备连接为了让Host可以控制或与多个Device通信，UHS-II提供了多设备连接方式。有两种连接拓扑可用于度设备连接，一种是环形连接（Ring），另一种是Hub连接。环形连接通过减少系统中总共PHY的数量来实现一种经济性的连接拓扑，而Hub连接对比环形连接则更灵活，这种拓扑结构具有热插拔能力。注意：RCLK应该被单独地分配给可移除的设备，并且UHS-II接口和原有SD接口都应该被连接到可移除的设备上。3.2.2.1环形连接图3-5是一个环形连接的例子。数据通道的连接规则如下（注，在UHS-IIAddendumV1.0中2L-HD模式不适用于环形连接）：（1）Host的D0.Tx连接到Device#1的D0.Rx。（2）Device#1的D1.Tx连接到Device#2的D0.Rx，这个过程被重复。（3）Device#N（最后一个Device）的D1.Tx连接到Host的D1.Rx，至此，环形连接结束。图3-6展示了RCLK分配方式。图3-6（a）展示了多点对点的连接方式，每个Device都有一个独立的RCLK驱动。这种方法要求Host至少具有与连接的Device相同数量的RCLK.Tx端口。如果Host只有一个RCLK.Tx端口，则可以使用multi-drop方法来连接多设备（图3-6(b)）。这种方法的RCLK总线被外部中止，或中止在最后一个设备的receiver。另外，这种方法要求很高的信号完整性的设计。注意，图3-6（b）的情况，Device只有一个RCLK.Rx端口。3.2.2.2Hub连接图3-7是一个Hub连接的例子。Hub应具有一个DevicePHY，用于Host连接，多个HostPHY用于Device连接。Hub具有一些功能，比如同时发送信号到已连接的设备，或者根据数据包内容选择一个数据包传送目标。注意：从Device的角度，以上行为不是由UHS-II拓扑结构决定的。Hub规范在本文档中没有描述。3.3.层次图3-8展示了UHS-II接口层次结构的概览。一般来说，UHS-II接口由以下描述的4个层次组成。机械层（MechanicalLayer）：定义了卡的机械规范，如外形，连接器引脚等。物理层（PhysicalLayer）（写为PHY）：定义了电气规范，例如信号结构，handlebit或symbolencoding/decoding。链路层（LinkLayer）（写为LINK）：负责链路管理，包括PHY初始化，数据完整性（包的组帧/解帧，CRC的产生/校验）。同时也负责电源管理和流控制（flowcontrol）。事物层（TransactionLayer）（写为TRAN）：负责基础协议管理，包括数据包的产生和分析，命令-响应的握手等。TRAN被分成两个子层次，一个是公共层（commonlayer），称为CM-TRAN，另一个是具体应用层(applicationspecificlayer)。CM-TRAN负责基本IO或Memory事物和控制。具体应用层连接了CM-TRAN和更高的应用层，以便保持兼容性。SD-TRAN是具体应用层中的一个，用来连接CM-TRAN和原有SD（LegacySD）应用或驱动。本规范中也描述的SD-TRAN。其他的具体应用层在未来定义。3.4.UHS-II事物3.4.1UHS-II包以下为UHS-IITRAN定义了5种包类型。UHS-II包也被称为TransactionLayerPacket（TLP）。控制命令包（Controlcommandpacket-CCMD）：一个没有数据包的命令事物。有2种类型的CCMD，一种是点对点CCMD，另一种是广播CCMD。细节参见6.2.2.3。数据命令包（Datacommandpacket-DCMD）：一个伴随数据包的命令事物。响应包（Responsepacket-RES）：Device在接收到CCMD或DCMD后返回给Host的响应。数据包（Datapacket-DATA）：在Device和Host之间传送数据。消息包（Messagepacket-MSG）：传送短信息。MSG只会在链路层产生和分析。通常来说，UHS-II包由以下3部分组成：包头（Header），参数和Payload。包头部分对所有类型包都是共有的。TLP由TRAN提供的信息组包，并在链路层被解包，具体参见6.2.2或7.2.1中包格式的描述。发起者（initiator）是一个节点（Node-Host或Device），最近的一个包的创建和发送者。下表表示每种包的发起者（initiator）。包类型发起者（initiator）CCMD/DCMDHost（不管是点对点命令还是广播命令）RESDeviceDATANode创建数据包（Host为写传输，Device为读传输）MSGNode创建MSG包表3-1Initiator定义3.4.2数据传输长度单位模式（LengthUnitMode）被定义用来指定传送的数据包（DATA）中数据传输总长度（TLEN）的单位。长度单位模式有以下2种模式：一种是块模式（BlockMode），另一种是字节模式（ByteMode）。这2种模式可以在DCMD的参数中设置。块模式（BlockMode）：TLEN指定的单位是块长度（BlockLength），即一个块中payl