MEMORY系列之“eMMC”

硬件助手 2019-03-30 22:25

本文主要介绍eMMC的引脚定义、操作模式、数据包等。


eMMC(Embedded Multi Media Card)采用统一的MMC标准接口,把高密度NAND Flash以及MMC Controller封装在一颗BGA芯片中。针对Flash的特性,产品内部已经包含了Flash管理技术,包括错误探测和纠正,Flash平均擦写,坏块管理,掉电保护等技术。用户无需担心产品内部Flash晶圆制程和工艺的变化。同时eMMC单颗芯片为主板内部节省更多的空间。



1、MMC卡引脚定义

MMC卡分共有7个触点(引脚),分为两种操作模式,分别为MMC模式和SPI模式(SD卡兼容MMC接口的MMC模式和SPI模式),两种模式对引脚的定义是不同的。


引脚号

MMC模式

SPI模式

名称

类型

描述

名称

类型

描述

1

RSV


Reserved

CS

I

片选

2

CMD

I/O/PP

指令/响应

DI

I

数据输入

3

VSS1

S

VSS

S

4

VDD

S

电源

VDD

S

电源

5

CLK

I

时钟

SCLK

I

时钟

6

VSS2

S

VSS2

S

7

DAT

I/O/PP

数据线

DO

O/PP

数据输出


MMC卡外观和SD卡一样,SD卡多了写保护开关,MMC卡的厚度为1.4mm(SD卡为2.1mm)。MMC卡的时钟频率为20MHz,只有一位数据带宽,因此最大传输速率为20Mbps。


2、eMMC引脚定义


Name

Type

Description

CLK

I

Clock

DAT0

I/O/PP

Data

DAT1

DAT2

DAT3

DAT4

DAT5

DAT6

DAT7

CMD

I/O/PP/OD

Command/Response

RST_n

I

Hardware  reset

VCC

Power

Supply  voltage for Core

VCCQ

Supply  voltage for I/O

VSS

Supply  voltage ground for Core

VSSQ

Supply  voltage ground for I/O

 

eMMC芯片有四种机械尺寸规格,详细如下:

  • 11.5mm×13mm×1.3mm

  • 12mm×16mm×1.4mm

  • 12mm×18mm×1.4mm

  • 14mm×18mm×1.4mm

 


eMMC的电源电压范围如下:



eMMC还定义了四种速度模式,如下表所示:


  • V4.4增加dual datarate interface with maximum 104MB/s

  • V4.5增加HS200 mode

  • V5.0增加HS400 mode


3、eMMC操作模式

eMMC的操作模式如下表所示:


操作模式

描述

开机模式

Boot mode

Power ON后,卡若收到CMD0(GO_Idle_State)并带argument(0xF0F0F0F0),此时Card若支持Boot Mode则会进入Boot Mode,否则进入identification mode。

ID模式

Device identification mode

Power ON后,经过Boot mode完成或不支持Boot mode,卡都将会进入此模式持续等待收到Host下发的CMD3(Send_Relative_Address)。

中断模式

Interrupt mode

Host和Card会同时进入此模式,此模式中不会做Data Transfer,只允许Host or Card送出interrupt service request。

数据传输模式

Data transfer mode

当卡收到由Host所给予的RCA,这时卡便会进入Data transfer mode,等待读写动作指令。

无效模式

Inactive mode

当Card若为电压不符规定或插入方式无效时便会进入此模式,亦可使用CMD1(GO_INACTIVE_STATE)命令使一个已标识的Card进入非活动状态。


 设备不同状态对应的操作模式及总线模式如下:


  

4、eMMC寄存器

eMMC的寄存器见下表所示:


Name

Width(bytes)

Description

Implementation

CID

16

Device Identification number, an  individual number for identification.

Mandatory

RCA

2

Relative Device Address, is the Device  system address, dynamically assigned by the host during initialization.


CSD

16

Device Specific Data, information about  the Device operation conditions.


OCR

4

Operation Conditions Register. Used by a  special broadcast command to identify the voltage type of the Device.


EXT_CSD

512

Extended Device Specific Data. Contains  information about the Device capabilities and selected modes.


DSR

2

Driver Stage Register, to configure the  Device’s output drivers.

Optional

 

5、数据封包及传输模式


数据封包有五种:Command、Response、Block、CRC Status和Busy,如下:

  • Command:一律由Host下达,并可带参数的命令。

  • Response:Device对Host发出Command所做的响应,内部参数表示该Device现阶段的状态为何。

  • Block:eMMC的传输协议中的基本单位,所有数据数据都会封装在Block里传输。

  • CRC Status:此数据封包通常在写入Block后出现,用来通知Host写入Block的结果。

  • Busy:此数据数据通常在写入Block后出现,用来通知Host该Device目前处于忙碌状态,无法写入下一个Block。


传输模式有5种:分别是1位Bus上升沿取样(1 bitSDR)、4位Bus上升沿取样(4 bits SDR)、8位Bus上升沿取样(8 bits SDR)、4位Bus DDR与8位Bus DDR,这五种都以Block为单位作数据传输。




以上就是针对eMMC的一个简单的介绍,详细可参看最新的标准JESD84-B51A(V5.1版本)。

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