移動存儲器全面解析

　　似乎每天都有新的海量存儲器標準問世。CompactFlash（CF）曾一度獨步天下，但是今天，新設備制造商不得不在CF、安全數(shù)據(jù)（SD）、SDIO、多媒體存儲卡（MMC）、RS-MMC、MMC Plus、MemoryStick、XD-Picture（XD）和CE-ATA等等這些海量存儲器之間做出選擇。有時，一種新標準具有明顯優(yōu)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存儲器的鼻祖，10多年前由SanDisk開發(fā)出來。它具有8或16位并行數(shù)據(jù)總線，傳輸速率在3～66MBPS之間。在許多需要16位寬UDMA總線（66Mbps）的高傳輸速率和高容量設備中，仍需要CF標準。目前CF+格式硬盤的可用容量最高可達10GB，而CF閃存卡可用的最高容量是8GB。

　　因為首款CF卡使用的是NOR閃存，所以CF標準要求CF卡隱匿與NAND閃存接口的部分。主機在與CF卡通信時會將其看作是一個IDE硬盤，而CF卡上的控制器則負責壞塊管理、平均讀寫（wear leveling）算法和與NAND閃存協(xié)同工作時所需的邏輯-物理映射。

　　CF卡雖然一直未能成為手機用可移動存儲器的主流，但它卻在數(shù)碼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端市場。目前其它幾種外設也可與CF+版本的接口進行連接，包括以太網(wǎng)、RS-232、傳真/調制解調器、USB、藍牙以及802.11b WLAN。

　　多媒體存儲卡（MMC）

　　1997年，西門子和SanDisk推出了多媒體卡，其外形比CF卡小，從而可實現(xiàn)更小巧的便攜式設備。在基本應用中，MMC可通過標準三線SPI接口外加一條片選線來控制。SPI接口的時鐘頻率最高可達20MHz。對需要更高帶寬的應用，該規(guī)范提供拓寬了的4和8位帶寬。MMC規(guī)范的4.0版增加了52MHz頻率，從而支持50MBPS的傳輸速率。

　　與CF不同，MMC規(guī)范不免除授權費用。根據(jù)www.MMCA.org上提供的信息：如果你不是MMC制造商，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(guī)范，而你的公司也并不需要成為MMCA成員。

　　目前有三種類型的存儲卡以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位的總線帶寬；最低2.4MBPS的讀寫性能和26MHz頻率（可以選擇52MHz）。MMCmobile的體積更小，支持的電壓也更低：1.65~1.95 V及2.7~3.6V。MMCmobile還必須支持MMCplus所需要提供的性能。MicroSD是該系列的最新補充。MicroSD的體積不到miniSD的1/3，是目前可用的最小存儲卡（表1）。

　　表1：各種存儲卡的主要參數(shù)比較。

　　MMC和SD卡：區(qū)別在哪里？

　　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(guī)范由以松下、東芝和SanDisk牽頭的一個組織所有，而MMC規(guī)范由一個由涵蓋廣泛的行業(yè)組織領導的MMCA（多媒體卡協(xié)會）控制。

　　有些出人意料的是，SD卡背后的推動力量從未得到行業(yè)的廣泛認可。SD卡具有與索尼MagicGate類似的加密硬件，MagicGate被用于索尼的MemoryStick產(chǎn)品中。在音樂界接受以數(shù)字方式傳播音樂之前，SD卡花了8年多的時間希望得到行業(yè)認可，而現(xiàn)在，SD卡已經(jīng)成為該領域的附屬產(chǎn)品。去年初，MMC協(xié)會接納了具有競爭性的安全卡標準——Secure MMC 1.1版規(guī)范。在三星網(wǎng)站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(tài)：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(xié)議在SD卡規(guī)范rev 2.11中完全兼容，但自此后，兩種規(guī)范出現(xiàn)了某種程度的分道揚鑣。

　　圖1：7腳MMC卡和9腳SD卡的區(qū)別清楚可見。

　　MMC和SD卡的管腳排列是兼容的（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總線寬度（表2）。因為可以對總線寬度進行編程，所以控制器可容易地找到共同特性并據(jù)此進行設置。所有帶內置MMC支持能力的微處理器也支持SD卡。

　　更小體積：MMCmicro vs. MicroSD

　　MMC和SD組織為小型閃存卡創(chuàng)建的兩種不同標準為業(yè)界帶來了困惑。通過使用機械適配器，MMCmicro和MicroSD（也稱為TransFlash）都后向兼容現(xiàn)有的SD/MMC插槽（圖3）。兩種存儲卡體積都很小，但MMCmicro比MicroSD更快。MMCmicro采用MMC規(guī)范定義的較高的52MHz時鐘速率，而MicroSD則繼續(xù)采用25MHz。另外，MMCmicro卡擁有4位數(shù)據(jù)總線，而MicroSD僅支持串行數(shù)據(jù)傳輸。再有，MMCmicro支持1.8V電壓，而MicroSD僅能工作于2.7～3.6 V電壓。

　　圖2：13腳MMC卡后向兼容7腳版本。

　　XD-Picture卡

　　XD-Picture卡（以下簡稱“XD”卡）是在2002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卡官方網(wǎng)站（www.xd-picture.com）中找到更多信息。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(xié)議。

　　XD卡與SmartMedia標準有一點類似，即它們都是針對原始NAND閃存的封裝技術。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(qū)并執(zhí)行糾錯。該架構的優(yōu)點是減小了硅面積，并且允許管理CPU擁有更多的接口控制能力，從而縮短寫入時間。該架構的不利面，是管理CPU必須執(zhí)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接口。目前，SDIO有兩類主要應用——可移動和不可移動。目前的可移動設備作為Palm和Windows Mobile的擴展設備，用來增加藍牙、照相機、GPS和802.11b功能。不可移動設備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連接CPU的802.11芯片。此舉將“珍貴”的I/O管腳資源用于更重要的功能。

　　藍牙、照相機、GPS和802.11b設備有專為它們定義的應用規(guī)范。這些應用規(guī)范與為PCI和USB設備定義的類規(guī)范很相像。它們允許任何宿主設備與任意外設“通話”，只要它們都支持應用規(guī)范。

　　SDIO和SD卡規(guī)范間的一個重要區(qū)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件開支支持低速I/O能力。低速卡支持類似調制解調器、條碼掃描儀和GPS接受器等應用。對“組合”卡（存儲器+ SDIO）而言，全速和4位操作對卡內存儲器和SDIO部分都是強制要求的。

　　CE-ATA

　　CE-ATA有助于簡化消費電子（CE）和ATA硬盤的結合。消費電子中有越來越多使用硬盤的趨向，但在小巧的手持設備中，40腳的ATA連接器和50腳的CF連接器實在占用了太多I/O資源。在CE-ATA規(guī)范中，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置在當今常用應用處理器內的現(xiàn)有MMC控制器。CE-ATA連接器利用12個管腳實現(xiàn)9腳SD/MMC接口。多余的3個腳提供保留腳和額外的一對電源地，以便硬盤電機可工作在與信號線不同的電壓。CE-ATA接口性能與4位SD/MMC一樣。當采用25MHz和52MHz時鐘時，其最高傳輸速率可分別達12.5MBPS和26MBPS。