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SD Specifications Part 1 UHS-II Simplified Addendum Version 1.02 注注：本文是“SD Specifications Part1 UHS-II Simplified Addendum Version 1.02”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：li.wsh@，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高速接口为满足处理大量高清清（（HD-High Definition））内容内容的需求 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，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  对原有对原有 SD I/F（（Legacy SD））的兼容性和互用性可避免市场混乱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（Transaction layer） （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（Relaxed ordering）: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. 连接拓扑连接拓扑 3.2.2 点对点连接点对点连接 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Host PHY 包含 RCK.Tx，D0.Tx，D1.Rx同样地，Device PHY 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-II Addendum V1.0 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 3.2.2.2 Hub 连接连接 图 3-7 是一个 Hub 连接的例子 Hub 应具有一个 Device PHY，用于 Host 连接，多个 Host PHY 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  机械层机械层（Mechanical Layer）：定义了卡的机械规范，如外形，连接器引脚等  物理层物理层（Physical Layer）（写为 PHY）：定义了电气规范，例如信号结构，handle bit 或 symbol encoding/decoding  链路层链路层（Link Layer）（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（flow control）  事物层事物层（Transaction Layer）（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（common layer），称为 CM-TRAN，另一个是具体应用 层(application specific layer)。

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（Legacy SD）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 事物事物 3.4.1 UHS-II 包包 以下为 UHS-II TRAN 定义了 5 种包类型 UHS-II 包也被称为 Transaction Layer Packet（TLP）  控制命令包（控制命令包（Co。