黑猫奥利奥的博客

本文由黑猫学长撰写，深入解析UFS协议，覆盖从基础概念到高级特性的全方位教程。适合存储芯片行业从业者和嵌入式开发者，旨在帮助读者快速掌握UFS协议，适用于高端智能手机、平板等智能设备。预计15万字，涵盖UFS 3.1协议，讲解UFS协议栈、物理层、链路层、传输层等内容。

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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

本文深入解析UFS协议栈，涵盖应用层的UAP、设备管理器，传输协议层的UTP，互联层的UIC，以及物理层的MIPI M-PHY和UniPro。详细阐述了服务访问端口UDM_SAP和UIO_SAP的功能，介绍了UFS如何使用MIPI标准实现数据链路和物理层通信。同时，探讨了任务管理器在命令队列管理中的作用。

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。.........

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。本文结合UFS3.1 JEDEC协议手册查看效果更佳。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 SCSI CDB是什么UFS发展到3.1为止，都只是使用简化的SCSI命令，其中包括一些SPC（SCSI Primary Commands）和一些SBC（SCSI Block Commands）命令，还没有自己的原生命令。原生命令可能是留着将来的版本使用。无论是SPC还是SBC

本文详细介绍了UFS协议中的UPIU传输机制。UPIU（UFS Protocol Information Unit）是UFS协议栈的核心数据包结构，用于在Unipro层总线上传输命令、数据和状态信息。文章首先阐述了UFS采用"客户端-服务器"架构，通过三个阶段完成命令执行：命令阶段（主机发起）、数据阶段（可选）和状态阶段（设备必须返回）。随后详细分类介绍了12种UPIU类型，包括命令/请求UPIU（COMMAND、TASK MANAGEMENT、QUERY）、数据传输UPIU（DATA

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。

本文详细解析了UFS设备的初始化过程，包括部分初始化、加载启动代码（可选）和初始化完成三个阶段。重点介绍了如何通过设备描述符和逻辑单元描述符配置引导特性，以及如何从UFS设备加载启动代码。内容适用于嵌入式硬件和存储领域的开发者。

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

本文介绍了UFS协议中的Mode Page，包括其在模式选择和感知命令中的作用，详细解析了Mode Page的帧格式，如Page Code、Control Mode Page、Read-Write Error Recovery Mode Page和Caching Mode Page的内容及其在UFS设备中的应用。

本文详细介绍了UFS协议中的安全模式，包括Erase, Discard, Purge和Wipe Device操作。Erase用于永久删除数据并确保无法恢复；Discard不保证数据清除；Purge类似于Sanitize，清除内部未映射的物理块数据；Wipe Device则是格式化设备。这些操作涉及逻辑单元、擦除单位、相关寄存器配置等，确保数据安全。" 126036669,12409270,MySQL 8.0 开窗函数详解,"['数据库理论', 'SQL']

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。...

本文详细介绍了UFS协议中的RPMB（Replay Protected Memory Block）LU，旨在防止重放攻击。内容涵盖RPMB的工作原理、数据传输帧格式、读写操作以及与eMMC RPMB的异同。通过随机数和写计数器确保数据安全性，涉及密钥编程、读写计数器和认证数据读写的步骤。

摘要：本文介绍了UFS固件更新(FFU)的实现方法与注意事项。根据UFS3.1 JEDEC协议，FFU通过write buffer命令(MODE=0Eh)下载FW固件，随后必须进行power cycle或硬件复位生效。文章详细阐述了FFU操作的10条规则，包括数据分片传输要求、寄存器访问限制等，同时指出协议未明确的厂商实现差异。关键寄存器包括bFFUTimeout、bDeviceFFUStatus和fPermanentlyDisableFwUpdate。

本文介绍了UFS存储设备的WriteBooster功能。该功能在UFS2.2版本引入，通过将部分TLC存储空间配置为SLC缓存，显著提升写入性能，适用于5G设备、OTA更新等场景。文章详细分析了两种实现模式：LU专属buffer模式和共享buffer模式，并阐述了通过配置参数分配缓存大小的方法。同时指出数据从缓存刷新到主存储的策略，以及该功能可能带来的寿命损耗问题，包括TLC/SLC转换损耗和写放大效应。最后建议根据实际性能需求合理启用此功能，以平衡性能与寿命的关系。

以一台电脑来说明这几种UFS reset的区别：Power-on Reset，就像拔掉电脑电源；H/W reset就像使用电脑的关机键进行关机；EndPointReset，就像远程控制电脑关机；Logical Unit Reset，就像关掉电脑windows系统的一些应用软件，电脑本身并没有关机；Host UniPro Warm Reset，就不能用电脑来举例子了 :)

本文介绍了UFS存储设备DeepSleep低功耗模式的实现机制与操作流程。该模式下UFS关闭大部分模块，仅保留主控工作，VCC可断电而VCCQ需保持供电。进入需先过渡到Pre-DeepSleep状态，通过特定指令和H8状态切换实现；退出需重启并重新初始化。相比直接断电，DeepSleep模式能保留硬件状态，实现快速唤醒（10-100毫秒级），适用于需要频繁启停的移动设备场景。其优势在于通过SRAM保持代码来加速初始化过程，在功耗与性能间取得平衡。文章还强调了相关操作规范，包括指令参数要求和模式切换时的命令响

本文介绍了UFS协议中的后台操作(BKOPS)机制及其实现原理。BKOPS允许UFS设备在空闲时执行NAND相关操作（如GC、磨损均衡等），分为服务于host的前台操作和设备自主执行的后台操作。关键机制包括：通过wExceptionEventStatus的URGENT_BKOPS位和bBackgroundOpStatus属性标识操作紧急程度；fBackgroundOpsEn标志控制BKOPS开关；bBackgroundOpsTermLat寄存器规定操作终止延迟。与eMMC不同，UFS仅支持自动后台操作。该机