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宏旺半导体深度剖析嵌入式存储芯片eMMC事理 一篇概括大年夜全_暗记_旗子

落叶飘零 2025-01-06 14:05:42 0

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eMMC 是 embedded MultiMediaCard 的简称,MultiMediaCard,即 MMC, 是一种闪存卡(Flash Memory Card)标准,它定义了 MMC 的架构以及访问 Flash Memory 的接口和协议。
而 eMMC 则是对 MMC 的一个拓展,以知足更高标准的性能、本钱、体积、稳定、易用等的需求。

eMMC是 Flash Memory 的一种,在详细先容 eMMC 之前,先大略先容一下 Flash Memory。
Flash Memory 是一种非易失落性的存储器,在嵌入式系统中常日用于存放系统、运用和数据等,在 PC 系统中,则紧张用在固态硬盘以及主板 BIOS 中。
其余,绝大部分的 U 盘、SDCard 等移动存储设备也都是利用 Flash Memory 作为存储介质。

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从上图中可以看出NOR Flash 与NAND Flash均属于Flash Memory,下次再和大家详细说说它们之间的差异。
在理解eMMC组成部分之前我们先理解一下NAND Flash ,它是一种存储介质,如果要在上面读写数据,外部要加主控和电路设计。
而eMMC是NAND flash+主控IC,对外的接口协议与SD、TF卡类似,对厂家而言简化了电路设计,降落了本钱。
利用eMMC的好处是,除了得到大容量的空间,还有便是emmc可以管理NAND (坏块处理,ECC)等。

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(图片来自网络侵删)

eMMC 的整体架构如下图片所示:

图片: eMMC 整体架构

详细说来eMMC 内部紧张可以分为 Flash Memory、Flash Controller 以及 Host Interface 三大部分。

1. Flash Memory

Flash Memory 是一种非易失落性的存储器,常日在嵌入式系统中用于存放系统、运用和数据等,类似与 PC 系统中的硬盘。

目前,绝大部分手机和平板等移动设备中所利用的 eMMC 内部的 Flash Memory 都属于 NAND Flash,eMMC 在内部对 Flash Memory 划分了几个紧张区域,如下图所示:

图片:eMMC 内部分区

① BOOT Area Partition 1 & 2

此分区紧张是为了支持从 eMMC 启动系统而设计的。

该分区的数据,在 eMMC 上电后,可以通过很大略的协议就可以读取出来。
同时,大部分的 SOC 都可以通过 GPIO 或者 FUSE 的配置,让 ROM 代码在上电后,将 eMMC BOOT 分区的内容加载到 SOC 内部的 SRAM 中实行。

② RPMB Partition

RPMB 是 Replay Protected Memory Block 的简称,它通过 HMAC SHA-256 和 Write Counter 来担保保存在 RPMB 内部的数据不被造孽修改。

在实际运用中,RPMB 分区常日用来保存安全干系的数据,例如指纹数据、安全支付干系的密钥等。

③ General Purpose Partition 1~4

此区域则紧张用于存储系统或者用户数据。
General Purpose Partition 在芯片出厂时,常日是不存在的,须要主动进行配置后,才会存在。

④ User Data Area

此区域则紧张用于存储系统和用户数据。

User Data Area 常日会进行再分区,例如 Android 系统中,常日在此区域分出 boot、system、userdata 平分区。

2. Flash Controller

NAND Flash 直接接入 Host 时,Host 端常日须要有 NAND Flash Translation Layer,即 NFTL 或者 NAND Flash 文件系统来做坏块管理、ECC等的功能。

eMMC 则在其内部集成了 Flash Controller,用于完成擦写均衡、坏块管理、ECC校验等功能。
比较于直接将 NAND Flash 接入到 Host 端,eMMC 屏蔽了 NAND Flash 的物理特性,可以减少 Host 端软件的繁芜度,让 Host 端专注于上层业务,省去对 NAND Flash 进行分外的处理。
同时,eMMC 通过利用 Cache、Memory Array 等技能,在读写性能上也比 NAND Flash 要好很多。

图片:NAND Flash 与 eMMC

3. Host Interface

eMMC 与 Host 之间的连接如下图所示:

图片:eMMC Interface

各个旗子暗记的用场如下所示:

① CLK

用于同步的时钟旗子暗记

② Data Strobe

此旗子暗记是从 Device 端输出的时钟旗子暗记,频率和 CLK 旗子暗记相同,用于同步从 Device 端输出的数据。
该旗子暗记在 eMMC 5.0 中引入。

③ CMD

此旗子暗记用于发送 Host 的 command 和 Device 的 response。

④ DAT0-7

用于传输数据的 8 bit 总线。

Host 与 eMMC 之间的通信都是 Host 以一个 Command 开始发起的。
针对不同的 Command,Device 会做出不同的相应。

如上基本便是eMMC事情事理,eMMC内部分三大块,它的涌现便是为了知足对存储容量有较高哀求的消费电子产品,例如手机、平板等,供应标准接口并管理闪存,使得手机厂商就能专注于产品开拓的其它部分,并缩短向市场推出产品的韶光。
部分资料参考蜗牛科技,欢迎关注宏旺半导体,后期会带来存储领域更专业的文章。
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