eMMC顆粒的硬件總線接口介紹


1.eMMC基本概述

嵌入式多媒體卡(Embedded Multi Media Card)是一種新的存儲技術,該架構標准將MMC組件封裝在一個IC中,是一種主要針對手機或平板電腦等產品的內嵌式存儲器標准規格。 eMMC常見的封裝有100,153,169點,並都基於8位並行接口。以東芝的THGBMNG5D1LBAIL 為例,THGBMNG5D1LBAIL是一顆4GB存儲容量的e-MMC,NAND存儲塊和控制單元封裝在153 ball BGA,內部結構圖見下:

 

2.eMMC硬件總線接口定義

eMMC顆粒的引腳連接主要分為兩組:控制信號和數據信號;

控制信號:

CLK:CLK 信號用於從 Host 端輸出時鍾信號,進行數據傳輸的同步和設備運作的驅動。在一個時鍾周期內,CMD 和 DAT0-7 信號上都可以支持傳輸 1 個比特,即 SDR (Single Data Rate) 模式。此外,DAT0-7 信號還支持配置為 DDR (Double Data Rate) 模式,在一個時鍾周期內,可以傳輸 2 個比特。
Host 可以在通訊過程中動態調整時鍾信號的頻率(注,頻率范圍需要滿足 Spec 的定義)。通過調整時鍾頻率,可以實現省電或者數據流控(避免 Over-run 或者 Under-run)功能。 在一些場景中,Host 端還可以關閉時鍾,例如 eMMC 處於 Busy 狀態時,或者接收完數據,進入 Programming State 時。

CMD:CMD信號主要用於 Host 向 eMMC 發送 Command 和 eMMC 向 Host 發送對於的 Response。

DS:DS時鍾信號由 eMMC 發送給 Host,頻率與 CLK 信號相同,用於 Host 端進行數據接收的同步。在 HS400 模式下配置啟用,啟用后可以提高數據傳輸的穩定性,省去總線 tuning 過程。

D7~0:Dx信號主要用於 Host 和 eMMC 之間的數據傳輸。在 eMMC 上電或者軟復位后,只有 DAT0 可以進行數據傳輸,完成初始化后,可配置 4bit 或者8bit進行數據傳輸。

 

 

  3.eMMC硬件總線接口模式

eMMC 總線上電啟動或者 Reset 后,會先進入Backward Compatible Mode。完成 eMMC Devices 初始化后,主機可以通基本配置,讓 IC進入其他模式,目前支持以下的幾種:

 

 這里重點介紹HS200、HS400模式下總線示意,HS200模式下可配置為4bit、8bit總線傳輸方式,主要有CLK、CMD、D3~D0;HS400下總線只能配置為8bit,控制線添加DS,連接方式見下:

 

 

 

XC7Z010設計在HS200-4bit模式下,讀寫時序控制后期待PCB設計完成調試時進一步介紹;

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