移动存储器全面解析
似乎每天都有新的海量存储器标准问世。compactflash（cf）曾一度独步天下，但是今天，新设备制造商不得不在cf、安全数据（sd）、sdio、多媒体存储卡（mmc）、rs-mmc、mmc plus、memorystick、xd-picture（xd）和ce-ata等等这些海量存储器之间做出选择。有时，一种新标准具有明显优势；而另外一些时候，新标准和已有标准又像是在重蹈betamax与vhs格式间的对决，在先期很难看到谁将取得胜利。
cf标准是所有小型海量存储器的鼻祖，10多年前由sandisk开发出来。它具有8或16位并行数据总线，传输速率在3～66mbps之间。在许多需要16位宽udma总线（66mbps）的高传输速率和高容量设备中，仍需要cf标准。目前cf+格式硬盘的可用容量最高可达10gb，而cf闪存卡可用的最高容量是8gb。
因为首款cf卡使用的是nor闪存，所以cf标准要求cf卡隐匿与nand闪存接口的部分。主机在与cf卡通信时会将其看作是一个ide硬盘，而cf卡上的控制器则负责坏块管理、平均读写（wear leveling）算法和与nand闪存协同工作时所需的逻辑-物理映射。
cf卡虽然一直未能成为手机用可移动存储器的主流，但它却在数码相机领域保持着极高的市场份额，特别是在大容量和高速度极为重要的高端市场。目前其它几种外设也可与cf+版本的接口进行连接，包括以太网、rs-232、传真/调制解调器、usb、蓝牙以及802.11b wlan。
多媒体存储卡（mmc）
1997年，西门子和sandisk推出了多媒体卡，其外形比cf卡小，从而可实现更小巧的便携式设备。在基本应用中，mmc可通过标准三线spi接口外加一条片选线来控制。spi接口的时钟频率最高可达20mhz。对需要更高带宽的应用，该规范提供拓宽了的4和8位带宽。mmc规范的4.0版增加了52mhz频率，从而支持50mbps的传输速率。
与cf不同，mmc规范不免除授权费用。根据www.mmca.org上提供的信息：如果你不是mmc制造商，你可以分别花500美元或1，000美元订购mmc3.1或4.1版（mmcmobile和mmcplus）规范，而你的公司也并不需要成为mmca成员。
目前有三种类型的存储卡以mmc框架为基础，它们分别是：mmc plus、mmc mobile和mmc micro。mmcplus是一种标称尺寸的mmc卡，它工作在2.7～3.6v电压下；具有1、4或8位的总线带宽；最低2.4mbps的读写性能和26mhz频率（可以选择52mhz）。mmcmobile的体积更小，支持的电压也更低：1.65~1.95 v及2.7~3.6v。mmcmobile还必须支持mmcplus所需要提供的性能。microsd是该系列的最新补充。microsd的体积不到minisd的1/3，是目前可用的最小存储卡（表1）。
表1：各种存储卡的主要参数比较。
mmc和sd卡：区别在哪里？
常常有人将mmc标准和sd标准混为一谈，但实际上，它们是两个不同的标准。sd卡规范由以松下、东芝和sandisk牵头的一个组织所有，而mmc规范由一个由涵盖广泛的行业组织领导的mmca（多媒体卡协会）控制。
有些出人意料的是，sd卡背后的推动力量从未得到行业的广泛认可。sd卡具有与索尼magicgate类似的加密硬件，magicgate被用于索尼的memorystick产品中。在音乐界接受以数字方式传播音乐之前，sd卡花了8年多的时间希望得到行业认可，而现在，sd卡已经成为该领域的附属产品。去年初，mmc协会接纳了具有竞争性的安全卡标准——secure mmc 1.1版规范。在三星网站www.samsung.com上可查到secure mmc的概览。
mmc卡可插在为sd卡设计的物理槽内，该槽有两种形态：薄形和标准形。薄sd卡可插入mmc槽，但标准sd卡却因为厚度而无法插进。mmc和sd卡所用的协议在sd卡规范rev 2.11中完全兼容，但自此后，两种规范出现了某种程度的分道扬镳。
图1：7脚mmc卡和9脚sd卡的区别清楚可见。
mmc和sd卡的管脚排列是兼容的（图1）。sd卡上最多有9个管脚，而mmc卡上最多有13个管脚（图2）。mmc卡上多出管脚的唯一功能是增加总线宽度（表2）。因为可以对总线宽度进行编程，所以控制器可容易地找到共同特性并据此进行设置。所有带内置mmc支持能力的微处理器也支持sd卡。
更小体积：mmcmicro vs. microsd
mmc和sd组织为小型闪存卡创建的两种不同标准为业界带来了困惑。通过使用机械适配器，mmcmicro和microsd（也称为transflash）都后向兼容现有的sd/mmc插槽（图3）。两种存储卡体积都很小，但mmcmicro比microsd更快。mmcmicro采用mmc规范定义的较高的52mhz时钟速率，而microsd则继续采用25mhz。另外，mmcmicro卡拥有4位数据总线，而microsd仅支持串行数据传输。再有，mmcmicro支持1.8v电压，而microsd仅能工作于2.7～3.6 v电压。
图2：13脚mmc卡后向兼容7脚版本。
xd-picture卡
xd-picture卡（以下简称“xd”卡）是在2002年7月推出的。与索尼的memorystick一样，它也是一种专属格式，所以很难从xd卡官方网站（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钱才能得到xd卡的使用许可，你必须与xd卡授权许可方签定保密协议。
xd卡与smartmedia标准有一点类似，即它们都是针对原始nand闪存的封装技术。xd卡中没有嵌入控制器，所以控制cpu负责维护逻辑-物理表、管理坏区并执行纠错。该架构的优点是减小了硅面积，并且允许管理cpu拥有更多的接口控制能力，从而缩短写入时间。该架构的不利面，是管理cpu必须执行全部smartmedia控制功能。
图3：mmcmicro与mmc和sd的管脚排布。
sdio
sdio在sd标准上定义了一种外设接口。目前，sdio有两类主要应用——可移动和不可移动。目前的可移动设备作为palm和windows mobile的扩展设备，用来增加蓝牙、照相机、gps和802.11b功能。不可移动设备遵循相同的电气标准，但不要求符合物理标准。某些手机内包含通过sdio连接cpu的802.11芯片。此举将“珍贵”的i/o管脚资源用于更重要的功能。
蓝牙、照相机、gps和802.11b设备有专为它们定义的应用规范。这些应用规范与为pci和usb设备定义的类规范很相像。它们允许任何宿主设备与任意外设“通话”，只要它们都支持应用规范。
sdio和sd卡规范间的一个重要区别是增加了低速标准。sdio卡只需要spi和1位sd传输模式。低速卡的目标应用是以最小的硬件开支支持低速i/o能力。低速卡支持类似调制解调器、条码扫描仪和gps接受器等应用。对“组合”卡（存储器+ sdio）而言，全速和4位操作对卡内存储器和sdio部分都是强制要求的。
ce-ata
ce-ata有助于简化消费电子（ce）和ata硬盘的结合。消费电子中有越来越多使用硬盘的趋向，但在小巧的手持设备中，40脚的ata连接器和50脚的cf连接器实在占用了太多i/o资源。在ce-ata规范中，ata指令结构被覆盖在mmc物理层顶部。这种处理允许重新利用内置在当今常用应用处理器内的现有mmc控制器。ce-ata连接器利用12个管脚实现9脚sd/mmc接口。多余的3个脚提供保留脚和额外的一对电源地，以便硬盘电机可工作在与信号线不同的电压。ce-ata接口性能与4位sd/mmc一样。当采用25mhz和52mhz时钟时，其最高传输速率可分别达12.5mbps和26mbps。
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因为首款cf卡使用的是nor闪存，所以cf标准要求cf卡隐匿与nand闪存接口的部分。主机在与cf卡通信时会将其看作是一个ide硬盘，而cf卡上的控制器则负责坏块管理、平均读写（wear leveling）算法和与nand闪存协同工作时所需的逻辑-物理映射。
cf卡虽然一直未能成为手机用可移动存储器的主流，但它却在数码相机领域保持着极高的市场份额，特别是在大容量和高速度极为重要的高端市场。目前其它几种外设也可与cf+版本的接口进行连接，包括以太网、rs-232、传真/调制解调器、usb、蓝牙以及802.11b wlan。
多媒体存储卡（mmc）
1997年，西门子和sandisk推出了多媒体卡，其外形比cf卡小，从而可实现更小巧的便携式设备。在基本应用中，mmc可通过标准三线spi接口外加一条片选线来控制。spi接口的时钟频率最高可达20mhz。对需要更高带宽的应用，该规范提供拓宽了的4和8位带宽。mmc规范的4.0版增加了52mhz频率，从而支持50mbps的传输速率。
与cf不同，mmc规范不免除授权费用。根据www.mmca.org上提供的信息：如果你不是mmc制造商，你可以分别花500美元或1，000美元订购mmc3.1或4.1版（mmcmobile和mmcplus）规范，而你的公司也并不需要成为mmca成员。
目前有三种类型的存储卡以mmc框架为基础，它们分别是：mmc plus、mmc mobile和mmc micro。mmcplus是一种标称尺寸的mmc卡，它工作在2.7～3.6v电压下；具有1、4或8位的总线带宽；最低2.4mbps的读写性能和26mhz频率（可以选择52mhz）。mmcmobile的体积更小，支持的电压也更低：1.65~1.95 v及2.7~3.6v。mmcmobile还必须支持mmcplus所需要提供的性能。microsd是该系列的最新补充。microsd的体积不到minisd的1/3，是目前可用的最小存储卡（表1）。
表1：各种存储卡的主要参数比较。
mmc和sd卡：区别在哪里？
常常有人将mmc标准和sd标准混为一谈，但实际上，它们是两个不同的标准。sd卡规范由以松下、东芝和sandisk牵头的一个组织所有，而mmc规范由一个由涵盖广泛的行业组织领导的mmca（多媒体卡协会）控制。
有些出人意料的是，sd卡背后的推动力量从未得到行业的广泛认可。sd卡具有与索尼magicgate类似的加密硬件，magicgate被用于索尼的memorystick产品中。在音乐界接受以数字方式传播音乐之前，sd卡花了8年多的时间希望得到行业认可，而现在，sd卡已经成为该领域的附属产品。去年初，mmc协会接纳了具有竞争性的安全卡标准——secure mmc 1.1版规范。在三星网站www.samsung.com上可查到secure mmc的概览。
mmc卡可插在为sd卡设计的物理槽内，该槽有两种形态：薄形和标准形。薄sd卡可插入mmc槽，但标准sd卡却因为厚度而无法插进。mmc和sd卡所用的协议在sd卡规范rev 2.11中完全兼容，但自此后，两种规范出现了某种程度的分道扬镳。
图1：7脚mmc卡和9脚sd卡的区别清楚可见。
mmc和sd卡的管脚排列是兼容的（图1）。sd卡上最多有9个管脚，而mmc卡上最多有13个管脚（图2）。mmc卡上多出管脚的唯一功能是增加总线宽度（表2）。因为可以对总线宽度进行编程，所以控制器可容易地找到共同特性并据此进行设置。所有带内置mmc支持能力的微处理器也支持sd卡。
更小体积：mmcmicro vs. microsd
mmc和sd组织为小型闪存卡创建的两种不同标准为业界带来了困惑。通过使用机械适配器，mmcmicro和microsd（也称为transflash）都后向兼容现有的sd/mmc插槽（图3）。两种存储卡体积都很小，但mmcmicro比microsd更快。mmcmicro采用mmc规范定义的较高的52mhz时钟速率，而microsd则继续采用25mhz。另外，mmcmicro卡拥有4位数据总线，而microsd仅支持串行数据传输。再有，mmcmicro支持1.8v电压，而microsd仅能工作于2.7～3.6 v电压。
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xd-picture卡
xd-picture卡（以下简称“xd”卡）是在2002年7月推出的。与索尼的memorystick一样，它也是一种专属格式，所以很难从xd卡官方网站（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钱才能得到xd卡的使用许可，你必须与xd卡授权许可方签定保密协议。
xd卡与smartmedia标准有一点类似，即它们都是针对原始nand闪存的封装技术。xd卡中没有嵌入控制器，所以控制cpu负责维护逻辑-物理表、管理坏区并执行纠错。该架构的优点是减小了硅面积，并且允许管理cpu拥有更多的接口控制能力，从而缩短写入时间。该架构的不利面，是管理cpu必须执行全部smartmedia控制功能。
图3：mmcmicro与mmc和sd的管脚排布。
sdio
sdio在sd标准上定义了一种外设接口。目前，sdio有两类主要应用——可移动和不可移动。目前的可移动设备作为palm和windows mobile的扩展设备，用来增加蓝牙、照相机、gps和802.11b功能。不可移动设备遵循相同的电气标准，但不要求符合物理标准。某些手机内包含通过sdio连接cpu的802.11芯片。此举将“珍贵”的i/o管脚资源用于更重要的功能。
蓝牙、照相机、gps和802.11b设备有专为它们定义的应用规范。这些应用规范与为pci和usb设备定义的类规范很相像。它们允许任何宿主设备与任意外设“通话”，只要它们都支持应用规范。
sdio和sd卡规范间的一个重要区别是增加了低速标准。sdio卡只需要spi和1位sd传输模式。低速卡的目标应用是以最小的硬件开支支持低速i/o能力。低速卡支持类似调制解调器、条码扫描仪和gps接受器等应用。对“组合”卡（存储器+ sdio）而言，全速和4位操作对卡内存储器和sdio部分都是强制要求的。
ce-ata
ce-ata有助于简化消费电子（ce）和ata硬盘的结合。消费电子中有越来越多使用硬盘的趋向，但在小巧的手持设备中，40脚的ata连接器和50脚的cf连接器实在占用了太多i/o资源。在ce-ata规范中，ata指令结构被覆盖在mmc物理层顶部。这种处理允许重新利用内置在当今常用应用处理器内的现有mmc控制器。ce-ata连接器利用12个管脚实现9脚sd/mmc接口。多余的3个脚提供保留脚和额外的一对电源地，以便硬盘电机可工作在与信号线不同的电压。ce-ata接口性能与4位sd/mmc一样。当采用25mhz和52mhz时钟时，其最高传输速率可分别达12.5mbps和26mbps。
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