1. Что такое микросхема eMMC?

Фактически микросхема eMMC (Embedded MultiMediaCard) — это накопитель MMC (MultiMediaCard), выполненный в виде микросхемы. Не сильно вдаваясь в детали внутренней структуры, можно сказать, что eMMC представляет собой одну или несколько микросхем NAND под управлением микроконтроллера, который обеспечивает внешний интерфейс eMMC и берет на себя достаточно неприятные функции управления микросхемами NAND: исправление ошибок и управление плохими блоками. О практических сложностях исправления ошибок и управления плохими блоками NAND мы уже писали. А при использовании eMMC разработчик оказывается избавленным от необходимости создания сложного программного обеспечения, процессор прибора может быть загружен другими задачами.

eMMC представляет собой не микросхему в традиционном понимании, а микросборку, в которой в одном корпусе собраны несколько кристаллов зачастую разных (!) производителей.

eMMC — это не единственное название для подобных микросхем. Встречаются названия: eNAND, moviNAND, NANDrive. Кроме eMMC есть еще другие варианты накопителей, основанные на идеях полного управления NAND: OneNAND, UFS.

3. Специальные регистры eMMC
В соответствии со стандартом JEDEC все микросхемы eMMC имеют следующие регистры:

CID (Chip IDentification) — регистр идентификации микросхемы;
CSD (Chip Specific Data) — регистр управления микросхемой;
ECSD (Extended CSD register) — расширенный регистр управления микросхемой.
Отдельные части регистров размером от одного бита до нескольких байтов описывают свойства микросхемы или управляют определенными свойствами этой микросхемы. В этом смысле регистры eMMC функционально схожи с регистрами конфигурации (fuses) микроконтроллеров, представление которых очень удобно реализовано в редакторе ChipStar. Однако регистры eMMC по размеру значительно больше, поэтому в программаторе иx представление реализовано несколько иным образом.

Для специальных регистров закладка обычного двоичного редактора дополнена справа редактором свойств.

Зона обычного двоичного редактора. Здесь информация отображается в HEX формате и может быть изменена (даже для неизменяемых областей);
Зона обычного двоичного редактора, соответствующая выделенной ячейке (slice) специального регистра;
Название ячейки регистра в соответствии с eMMC JEDEC;
Адрес в байтах начала ячейки регистра в шестнадцатеричном формате;
Адрес начала ячейки регистра в битах или байтах (указано в заголовке колонки), значения десятичные:
Для битового формата значения адреса поля представлены в виде: <начало_бит>:<конец_бит>
Для байтового формата значения адреса поля представлены в виде: <начало_байт>.<бит>:<конец_байт>.<бит>
Мнемоническое обозначение ячейки регистра в соответствии с eMMC JEDEC;
Тип памяти ячейки регистра:
DNU — ячейка не используется или её нельзя использовать;
RO — ячейка только для чтения;
WO — ячейка только для записи (записанное значение неизвестно, всегда показывается как "0");
OTP — однократно программируемая ячейка (ее значение больше нельзя будет изменить);
RAM — ячейка управления (меняется постоянно, после отключения питания значение не сохраняется);
Пусто — нормальная многократно записываемая и стираемая ячейка.
Значение ячейки в HEX формате;
Текущее положение курсора редактора в байтах, адрес в байтах начала текущей ячейки регистра.
В регистре CID все поля являются ячейками только для чтения.

Перемещение курсора редактора и редактора свойств синхронизированы. Редактировать данные можно как в редакторе свойств, так и в обычном редакторе, причем обычный редактор не поддерживает ограничения редактирования ячеек, которые наложены на редактор свойств в зависимости от типа ячейки. Таким образом, в двоичном редакторе можно отредактировать всё, даже то, что редактировать не нужно. Поэтому начинающим пользователям настоятельно рекомендуем использовать только редактор свойств.

Ячейка нормального типа. Можно редактировать и многократно перезаписывать.
Однократно программируемая ячейка (ее значение больше нельзя будет изменить).
Неизменяемая ячейка. Только для чтения.
Обратите внимание, что бит COPY регистра CSD предварительно записан при поставке чистой микросхемы розничному покупателю. Это мера защиты авторских прав. Стереть этот бит невозможно. Часть ячеек регистра перезаписываемая, например, изменяя значение ячейки TWP (временная защита от записи) защиту можно устанавливать или снимать. А вот ячейка PWP (постоянная защита от записи) однократно программируемая. Установка бита PWP в единицу превратит микросхему eMMC в постоянное запоминающее устройство – вы уже больше не сможете стереть или перезаписать ее!

Ячейка управления. Нас такие не интересуют.
Ячейка только для записи (записанное значение неизвестно, всегда показывается как"0"), как правило, это тоже ячейка управления и нас не интересует.
На сиреневом фоне в редакторе показаны области, которые назначены каким-либо ячейкам.
Обычным текстом показаны области, не имеющие никакого назначения в стандарте eMMC JEDEC.
Регистр ECSD содержит большое разнообразие ячеек разных типов и размеров. Часть областей регистра зарезервирована для будущего использования. Не все ячейки ECSD, описанные в стандарте eMMC JEDEC, могут быть реализованы в конкретной микросхеме. Если ячейку перезаписать не удается, возможно, что ее просто нет. В то же время могут быть реализованы какие-либо другие функциональные ячейки в зарезервированных областях. За подробной информацией следует обратиться к документации производителя конкретной микросхемы.

Об особенностях записи регистров eMMC программатором читайте ниже.

5. Проверка контактирования
При программировании микросхем eMMC, как и для всех остальных, выполняется проверка качества контактирования в панельке. Подробно о том, как это происходит, можно почитать в документе "Методика проверки контактирования", доступном в кабинете пользователя программатора. Проверка контактирования проводится перед всеми операциями с микросхемой, кроме чтения идентификатора: чтение, стирание, запись, верификация.

Однако вы можете вызвать проверку контактирования вручную, тогда это окно будет показано всегда. Можно кликнуть по изображениям контактов, чтобы увидеть назначения контактов микросхемы и их взаимосвязи внутри адаптера. Микросхемы типа eMMC могут быть прочитаны и записаны в двух режимах шины данных: 8 бит и 1 бит. Если сигналы к линиям данным D1-D7 не имеют контакта с микросхемой, программа автоматически переключится в режим однобитной шины, и микросхема может быть успешно прочитана и записана, только медленнее. В этом случае каждый раз будет выдаваться предупреждение об отсутствии контакта, которое можно игнорировать.

Примечание: У программаторов ChipStar-Janus аппаратные возможности проверки контактирования отсутствуют.

7. Запись микросхемы и защита регистров CSD и ECSD
Если вы выберете чтение микросхемы (стандартная процедура чтения), то программа считает основную память и все три специальных регистра.

При сохранении в файл и при его последующем открытии вся структура закладок редактора восстанавливается.

Если вы попытаетесь записать микросхему, откроется стандартное окно подтверждения записи с несколькими закладками. Закладка "Области" определяет соответствие областей (т.е. какие области из исходных файлов в какие области микросхемы будут записаны):

Программа назначает области по умолчанию, однако вы их можете переназначить. Обратите внимание, что область CID не назначена. Это происходит потому, что регистр CID полностью состоит из полей только для чтения и его запись невозможна.

На закладке "Операции" можно управлять выполнением различных этапов при записи микросхемы. Обычно программа по умолчанию включает все операции. Однако для некоторых микросхем, включая eMMC, все немного по-другому

По умолчанию запись CSD и ECSD регистров будет выключена. Это сделано из соображений максимальной безопасности, поскольку данные регистры содержат однократно программируемые ячейки, и их изменение необратимо. Для защиты от необдуманных действий программа по умолчанию не включает запись таких регистров. Если вы абсолютно уверены, что вам нужно записать какой-либо из этих регистров, вручную включите соответствующую операцию

Кроме того, программа дополнительно запросит подтверждение выполнения, если была включена запись однократно программируемой области. Таким образом реализована трехуровневая защита от непреднамеренного повреждения микросхемы.

9. Особенности записи регистра ECSD

Регистр ECSD содержит большое количество зарезервированных полей, не описанных в стандарте eMMC JEDEC, поэтому в целях безопасности программа записывает лишь некоторые ячейки ECSD. Остальные ячейки невозможно изменить в редакторе свойств ECSD, и они не будут записаны, даже если их значение вы измените в двоичном редакторе. Записываются только те ячейки, значения которых не совпадают со значениями, уже записанными в микросхеме.