黑猫奥利奥的博客

文/黑猫学长笔者本人从事于存储芯片行业多年，对eMMC/UFS/SD等芯片有深入研究，协议尤甚。而今看来，UFS协议在整个存储产品中（包括U盘、SPI、SD卡，NM卡、emmc、SSD、flash颗粒等），属于最难梯队。对于嵌入式存储芯片来说，从最初大家熟悉的SD/TF卡，发展到emmc，再到如今的UFS，速率越来越快，性能越来越稳定。即使是最新的UFS产品，从问世到笔者写这篇文章（2022.07），都已经发展10余年了。奈何国内芯片产业起步比较晚，对于UFS，国内各大相关厂商大部分都是近两年才逐渐投入人力

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速率模式：UFS强制支持HS-G1 ~ HS-G4使用ufs的产品：手机、汽车、UMPC, DSC, PMP, MP3、相机供电情况：VCCQ power supply: 1.2 V (nominal)VCCQ2 power supply: 1.8 V (nominal)VCC power supply: 2.5 V/3.3 V (nominal)UFS层级：（1）UFS Command Set Layer (UCS)基于SBC和SPC的简单SCSI命令集。（2）UFS Tran

本文依据UFS3.1 JEDEC协议及个人工作经验整理而成，如有错误请留言。文章为个人辛苦整理，付费内容，禁止私自转载。文章所在专栏：《黑猫带你学：UFS协议详解》1 UFS协议栈框架UFS定义了一个完整的协议栈。从上到下，依次为应用层、传输层、数据链路层和物理层。UFS使用MIPI（Mobile Industry Processor Interface ，移动产业处理器接口）联盟的UniPro作为数据链路层和MIPI的M-PHY作为物理层，两者合起来称之为互连层（UFS InterConnec.

M-RX应包括可切换的差分终端。默认情况下，M-RX终止必须在PWM-Burst状态下关闭，并可以打开适当的MIPI属性。由于不支持未终止的HS-BURST，因此在HS‐BURST状态下，默认情况下应打开终止。SLEEP和STALL状态不进行终止。在DISABLE and HIBERNATE states，M‐TX驱动High‐Z（高阻态），而M‐RX通过“Dif‐Z保持器”终止通道。

T_CO_SAPs：Cports和T_CO_SAPs的关系：CPorts可以被看做UniPro T_CO_SAP的实例。DME：Device Management Entity，设备管理实体EOM：SOM：MTU：Maximum Transmission Unit，最大传输单元。MTU其实就是在每一个节点的管控值，只要是大于这个值的数据帧，要么选择分片，要么直接丢弃。从数据层面来说，UFS的UTP层和UniPro的通信是通过UniPro的传输层的CPorts端口的原语来实现。

SCSI体系结构模型[SAM]用作UTP的通用体系结构模型，SAM任务管理功能用于任务管理。SAM模型就是客户端-服务器模型，或者说是请求-响应模型。这种客户端-服务器模型就是客户端发送请求，服务端响应的一个过程。

UFS强制支持secure mode。UFS设备可能会存储个人或者公司的信息，UFS提供把数据永久从设备上移除的功能，并且保证对存储介质进行逆向恢复数据也恢复不回来原有数据。安全模式是以逻辑单元为单位进行应用的，不同的逻辑单元可以有不同的安全模式。由于UFS设备的存储介质不同，所以把数据安全从存储介质上移除方式会有不同，spec提供了三种通用的移除方法，UFS设备至少支持其中一种。● 对存储的位置进行一次擦除操作。● 对存储的位置使用单一字符（比如0xAA）覆盖写，然后进行擦除。.........

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命令UPIU包含基本UPIU头以及指定命令所需的附加信息。host将生成此UPIU并将其发送到ufs设备，以请求ufs设备执行SCSI命令服务。

1 前言1.1 声明本文依据UFS3.1 JEDEC协议及个人工作经验整理而成，如有错误请留言。文章为个人辛苦整理，付费内容，禁止私自转载。文章所在专栏：《黑猫带你学：UFS协议详解》1.2 参考链接本文少量内容参考如下链接：蛋蛋读UFS之七：描述符、标识和属性：http://www.ssdfans.com/?p=927442 概述UFS中也有吉祥三宝，那就是描述符（Deors）、标识（Flags）和属性（Attributes），主机通过这三宝，来控制与管理UFS设备。这三宝其实就是emm

UFS中的标志其实就是一些开关，布尔型，非0即1，打开或者关闭。这些标志可以用来使能或者禁止UFS设备的一些功能、模式或者状态。简单来说，flag和attribute、discriptor一样，都是ufs的寄存器罢了。只不过spec将这些寄存器分类了，分成这三种大的类型了而已。标志可以被清除、复位、设置、触发、读。主机也是通过设备管理器的Query Request UPIU来读取或者写标志。

1 前言1.1 声明本文依据UFS3.1 JEDEC协议及个人工作经验整理而成，如有错误请留言。文章为个人辛苦整理，付费内容，禁止私自转载。文章所在专栏：《黑猫带你学：UFS协议详解》1.2 参考链接由于《蛋蛋读UFS之六：UFS设备初始化和启动》一文对UFS初始化过程讲解清晰明了，因此本文部分内容来自该文，侵删。原文链接：http://www.ssdfans.com/?p=927382 引导配置很多平台会将系统引导代码放置在UFS设备中，当UFS上电初始化过程中，就要将系统启动代码读出来

我们对与UFS、emmc一类存储芯片，最重要的功能是什么？无非就是存数据和取出数据，也就是读写功能。既然要存取数据，那么就需要考虑数据往哪里存放，就像我们住房，买了床会放在卧室，买了厨具会放在厨房。同样的道理，emmc/ufs内部也划分了有很多“房间”，这些“房间”在emmc里面叫做分区，在ufs里面叫做逻辑单元。在emmc里面有user/rpmb/boot/gpp分区的概念，把emmc的空间划分为多个区域。

1 特性不同的LU可以配置不同的属性，例如其大小、安全特性等。普通的LU通过LUN寻址，四大名LU通过W-LUN寻址。每个LU内部都是从地址0开始的。对于ufs来说，必须支持如下特性：（1）LU的个数由bMaxNumberLU决定，每个UFS最多支持2个Boot LU。（2）存在一个RPMB LU，RPMB LU内部还可以分成4个小的RPMB区域(RPMB region 0 - RPMB region 3)。对于每个LU有如下共同特性：（1）地址空间相互独立，地址都是从0开始（2）LU大小可

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1 概述UFS强制支持secure mode。UFS设备可能会存储个人或者公司的信息，UFS提供把数据永久从设备上移除的功能，并且保证对存储介质进行逆向恢复数据也恢复不回来原有数据。安全模式是以逻辑单元为单位进行应用的，不同的逻辑单元可以有不同的安全模式。由于UFS设备的存储介质不同，所以把数据安全从存储介质上移除方式会有不同，spec提供了三种通用的移除方法，UFS设备至少支持其中一种。● 对存储的位置进行一次擦除操作。● 对存储的位置使用单一字符（比如0xAA）覆盖写，然后进行擦除● 对存

UFS地数据保护其实就是emmc中的写保护。（PS：这里真的很想吐槽Jedec组织，明明都是讲的同一件事，非要用不同的名词，emmc中叫write protection，ufs也叫write protection不行吗？非要来个data protection，不知道的还以为不是一个东西呢......）

为了更好地区别大的顺序操作和小的随机操作，并提高多任务支持，可将语境与读或写关联。将一组命令与一个语境关联，使得设备能够优化数据的处理。多个读或写命令与此语境关联，就在它们之间创建出某种逻辑关系，以便设备优化性能。通俗来说，通过context管理，进行多块读写的时候，ufs的性能有一定的优化。至于为什么会优化，该怎么优化，这就是fw的事情了。

UFS cache是一个临时的存储空间，用来提高host读写的访问时间。例如host如果写数据到flash中需要很长时间，而host下发的数据写到ufs的cache中就很快了。这样ufs内部自己可以再从cache中将数据搬移到flash中。此时host就可以去干自己的事情了，不需要等待UFS把数据再写入flash中。对于读同理，提前把数据放到cache中，当要读数据的时候，host直接从cache中拿即可，访问时间大大加快。host不能直接访问UFS的cache。

UFS设备可以实现以下两种队列架构中的一种：（1）独立于任务集，用于对任务进行排队的资源可以静态分配给每个LU，以便LU能够对新任务进行一定深度的排队（2）也可以由所有LU共享，以便根据接收到的任务将排队资源动态分配给LU。...

全文约14500字，主要内容有：1、什么是UFS 的RPMB LU？2、为什么叫做RPMB？什么又是重放攻击？3、如何对RPMB LU进行读写、密钥编程等操作？4、对RPMB区域操作又有哪些限制、规则？4、ufs的RPMB LU和emmc的RPMB partition有什么异同？

FFU就是更新ufs内部的固件。相较于emmc的FFU，从协议角度，ufs的FFU更加简单。使用write buffer命令（mode = 0Eh）把FW bin download到ufs，然后进行power cycle/HW reset就好了。