移動儲存器全面解析

2021-06-17 19:16:34 字數 3602 閱讀 3725

似乎每天都有新的海量儲存器標準問世。compactflash(cf)曾一度獨步天下,但是今天,新裝置製造商不得不在cf、安全資料(

sd)、sdio、多**儲存卡(

mmc)、rs-mmc、mmc plus、memorystick、xd-picture(xd)和ce-ata等等這些海量儲存器之間做出選擇。有時,一種新標準具有明顯優勢;而另外一些時候,新標準和已有標準又像是在重蹈betamax與vhs格式間的對決,在先期很難看到誰將取得勝利。

cf標準是所有小型海量儲存器的鼻祖,10多年前由sandisk開發出來。它具有8或16位並行資料匯流排

,傳輸速率在3~66mbps之間。在許多需要16位寬udma匯流排(66mbps)的高傳輸速率和高容量裝置中,仍需要cf標準。目前cf+格式硬碟的可用容量最高可達10gb,而cf快閃儲存器

卡可用的最高容量是8gb。

因為首款cf卡使用的是nor快閃儲存器,所以cf標準要求cf卡隱匿與nand快閃儲存器介面的部分。主機在與cf**信時會將其看作是乙個ide硬碟,而cf卡上的控制器則負責壞塊管理、平均讀寫(wear leveling)演算法和與nand快閃儲存器協同工作時所需的邏輯-物理對映。

cf卡雖然一直未能成為手機用可移動儲存器

的主流,但它卻在數位相機領域保持著極高的市場份額,特別是在大容量和高速度極為重要的高階市場。目前其它幾種外設也可與cf+版本的介面進行連線,包括乙太網、rs-232、傳真/數據機、usb、藍芽以及802.11b wlan。

多**儲存卡(mmc)

2023年,西門子和sandisk推出了多**卡,其外形比cf卡小,從而可實現更小巧的可攜式裝置。在基本應用中,mmc可通過標準三線spi介面外加一條片選線來控制。spi介面的時鐘頻率最高可達20mhz。對需要更高頻寬的應用,該規範提供拓寬了的4和8位頻寬。mmc規範的4.0版增加了52mhz頻率,從而支援50mbps的傳輸速率。

與cf不同,mmc規範不免除授權費用。根據www.mmca.org上提供的資訊:如果你不是mmc製造商,你可以分別花500美元或1,000美元訂購mmc3.1或4.1版(mmcmobile和mmcplus)規範,而你的公司也並不需要成為mmca成員。

目前有三種型別的儲存卡以mmc框架為基礎,它們分別是:mmc plus、mmc mobile和mmc micro。mmcplus是一種標稱尺寸的mmc卡,它工作在2.7~3.6v電壓下;具有1、4或8位的匯流排頻寬;最低2.4mbps的讀寫效能和26mhz頻率(可以選擇52mhz)。mmcmobile的體積更小,支援的電壓也更低:1.65~1.95 v及2.7~3.6v。mmcmobile還必須支援mmcplus所需要提供的效能。microsd是該系列的最新補充。microsd的體積不到minisd的1/3,是目前可用的最小儲存卡(表1)。

表1:各種儲存卡的主要引數比較。

mmc和sd卡:區別在**?

常常有人將mmc標準和sd標準混為一談,但實際上,它們是兩個不同的標準。sd卡規範由以松下、東芝和sandisk牽頭的乙個組織所有,而mmc規範由乙個由涵蓋廣泛的行業組織領導的mmca(多**卡協會)控制。

有些出人意料的是,sd卡背後的推動力量從未得到行業的廣泛認可。sd卡具有與索尼magicgate類似的加密硬體,magicgate被用於索尼的memorystick產品中。在**界接受以數字方式傳播**之前,sd卡花了8年多的時間希望得到行業認可,而現在,sd卡已經成為該領域的附屬產品。去年初,mmc協會接納了具有競爭性的安全卡標準——secure mmc 1.1版規範。在三星**www.samsung.com上可查到secure mmc的概覽。

mmc卡可插在為sd卡設計的物理槽內,該槽有兩種形態:薄形和標準形。薄sd卡可插入mmc槽,但標準sd卡卻因為厚度而無法插進。mmc和sd卡所用的協議在sd卡規範rev 2.11中完全相容,但自此後,兩種規範出現了某種程度的分道揚鑣。

圖1:7腳mmc卡和9腳sd卡的區別清楚可見。

mmc和sd卡的管腳排列是相容的(圖1)。sd卡上最多有9個管腳,而mmc卡上最多有13個管腳(圖2)。mmc卡上多出管腳的唯一功能是增加匯流排寬度(表2)。因為可以對匯流排寬度進行程式設計,所以控制器可容易地找到共同特性並據此進行設定。所有帶內建mmc支援能力的微處理器也支援sd卡。

更小體積:mmcmicro vs. microsd

mmc和sd組織為小型快閃儲存器卡建立的兩種不同標準為業界帶來了困惑。通過使用機械介面卡,mmcmicro和microsd(也稱為transflash)都後向相容現有的sd/mmc插槽(圖3)。兩種儲存卡體積都很小,但mmcmicro比microsd更快。mmcmicro採用mmc規範定義的較高的52mhz時鐘速率,而microsd則繼續採用25mhz。另外,mmcmicro卡擁有4位資料匯流排,而microsd僅支援序列資料傳輸。再有,mmcmicro支援1.8v電壓,而microsd僅能工作於2.7~3.6 v電壓。

圖2:13腳mmc卡後向相容7腳版本。xd-picture卡

xd-picture卡(以下簡稱「xd」卡)是在2023年7月推出的。與索尼的memorystick一樣,它也是一種專屬格式,所以很難從xd卡官方**(www.xd-picture.com)中找到更多資訊。如果想要了解你的公司需要花多少錢才能得到xd卡的使用許可,你必須與xd卡授權許可方簽定保密協議。

xd卡與smartmedia標準有一點類似,即它們都是針對原始nand快閃儲存器的封裝技術。xd卡中沒有嵌入控制器,所以控制cpu負責維護邏輯-物理表、管理壞區並執行糾錯。該架構的優點是減小了矽面積,並且允許管理cpu擁有更多的介面控制能力,從而縮短寫入時間。該架構的不利面,是管理cpu必須執行全部smartmedia控制功能。

圖3:mmcmicro與mmc和sd的管腳排布。

sdio

sdio在sd標準上定義了一種外設介面。目前,sdio有兩類主要應用——可移動和不可移動。目前的可移動裝置作為palm和windows mobile的擴充套件裝置,用來增加藍芽、照相機、gps和802.11b功能。不可移動裝置遵循相同的電氣標準,但不要求符合物理標準。某些手機內包含通過sdio連線cpu的802.11晶元。此舉將「珍貴」的i/o管腳資源用於更重要的功能。

藍芽、照相機、gps和802.11b裝置有專為它們定義的應用規範。這些應用規範與為pci和usb裝置定義的類規範很相像。它們允許任何宿主裝置與任意外設「通話」,只要它們都支援應用規範。

sdio和sd卡規範間的乙個重要區別是增加了低速標準。sdio卡只需要spi和1位sd傳輸模式。低速卡的目標應用是以最小的硬體開支支援低速i/o能力。低速卡支援類似數據機、條碼掃瞄器和gps接受器等應用。對「組合」卡(儲存器+ sdio)而言,全速和4位操作對卡記憶體儲器和sdio部分都是強制要求的。

ce-ata

ce-ata有助於簡化消費電子(ce)和ata硬碟的結合。消費電子中有越來越多使用硬碟的趨向,但在小巧的手持裝置中,40腳的ata聯結器和50腳的cf聯結器實在占用了太多i/o資源。在ce-ata規範中,ata指令結構被覆蓋在mmc物理層頂部。這種處理允許重新利用內建在當今常用應用處理器內的現有mmc控制器。ce-ata聯結器利用12個管腳實現9腳sd/mmc介面。多餘的3個腳提供保留腳和額外的一對電源地,以便硬碟電機可工作在與訊號線不同的電壓。ce-ata介面效能與4位sd/mmc一樣。當採用25mhz和52mhz時鐘時,其最高傳輸速率可分別達12.5mbps和26mbps。

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