嵌入式多媒体卡eMMC存储芯片被广泛地应用在手机、平板电脑、GPS终端、电子书和其他应用微处理器的消费电子设备和工业物联网设备中。
在将eMMC芯片集成到电路设计中时经常会出现各种问题。信号的一致性测试可以帮助用户调试eMMC存储接口的信号完整性问题。本文由安信实验室小编整理有关嵌入式多媒体卡eMMC芯片基础知识及eMMC信号完整性量测案例。
01eMMC基础知识：
接口名称：eMMC英文全称：embedded MultimediaCard中文：嵌入式多媒体卡标准维护和制定：JEDEC & MultimediaCard Association（MMCA，多媒体卡协会）核心成员：JEDEC SOLID STATE TECHNOLOGY ASSOCIATION 固态存储技术协会网址：www.jedec.org当前规范：JESD84-B51最新版本：V5.1生效时间：2015年2月下一版本：TBD说明：eMMC封装在JESD21C标准中已有定义。包括三种BGA封装规格：11.5mm x 13mm x 1.3mm、12mm x 16mm x 1.4mm、12mm x 18mm x 1.4mm；
注：自V4.3版本开始，SPI模式被移除了，即不再支持SPI模式了。
01eMMC基础知识：
接口名称：eMMC英文全称：embedded MultimediaCard中文：嵌入式多媒体卡标准维护和制定：JEDEC & MultimediaCard Association（MMCA，多媒体卡协会）核心成员：JEDEC SOLID STATE TECHNOLOGY ASSOCIATION 固态存储技术协会网址：www.jedec.org当前规范：JESD84-B51最新版本：V5.1生效时间：2015年2月下一版本：TBD说明：eMMC封装在JESD21C标准中已有定义。包括三种BGA封装规格：11.5mm x 13mm x 1.3mm、12mm x 16mm x 1.4mm、12mm x 18mm x 1.4mm；
注：自V4.3版本开始，SPI模式被移除了，即不再支持SPI模式了。
图1 eMMC 的整体架构
02eMMC芯片信号完整性量测案例：
2.1 测试设备
No. | Equipment | Model |
1 | Oscilloscope | Tektronix TDS7704B |
2 | Testscope | P7240& P7330 |
2.2 测试结果
No | Test Item | TestResult |
1 | ClockSignal | Pass |
2 | InputSignal | Pass |
3 | OutputSignal | Pass |
2.3 EMMC 信号波形图及各信号测试结果
1) Signal Integrity—Clock Signal
测试信号 | 测试项目 | 规格(最小值) | 规格(最大值) | 单位 | 测试值 | 测试结果 |
CLOCK | tPERIOD | 5 | - | ns | 19.96 | Pass |
tTLH | - | 0.2*tPERIOD | ns | 0.5498 | Pass | |
tTHL | - | 0.2*tPERIOD | ns | 0.5887 | Pass | |
Duty Cycle | 30 | 70 | % | 49.76~50.24 | Pass | |
VIH | 0.625 * VCCQ | VCCQ + 0.3 | V | 3.182 | Pass | |
VIL | VSS - 0.3 | 0.25*VCCQ | V | -0.01 | Pass | |
Overshoot | - | - | % | 3.328 | Pass | |
Undershoot | - | - | % | 5.243 | Pass |
2) Signal Integrity—Input Signal
测试信号 | 测试项目 | 规格(最小值) | 规格(最大值) | 单位 | 测试值 | 测试结果 |
Input CMD | tISU | 1.4 | - | ns | 4.913 | Pass |
tIH | 0.8 | - | ns | 14.79 | Pass | |
VIH | 0.625 * VCCQ | VCCQ + 0.3 | V | 3.284 | Pass | |
VIL | VSS - 0.3 | 0.25*VCCQ | V | -0.028 | Pass | |
Overshoot | - | - | % | 6.06 | Pass | |
Undershoot | - | - | % | 5.857 | Pass |
测试信号 | 测试项目 | 规格(最小值) | 规格(最大值) | 单位 | 测试值 | 测试结果 |
Input D0 | tISU | 1.4 | - | ns | 7.036 | Pass |
tIH | 0.4 | - | ns | 2.883 | Pass | |
VIH | 0.625 * VCCQ | VCCQ + 0.3 | V | 3.238 | Pass | |
VIL | VSS - 0.3 | 0.25*VCCQ | V | -0.002 | Pass | |
Overshoot | - | - | % | 6.102 | Pass | |
Undershoot | - | - | % | 7.376 | Pass |
3) Signal Integrity—Output Signal
测试信号 | 测试项目 | 规格(最小值) | 规格(最大值) | 单位 | 测试值 | 测试结果 |
Output CMD | tPH | 0 | 2*UI | ns | 3.706 | Pass |
tVW | 0.575*UI | - | ns | 19.13 | Pass | |
VOH | 0.75 * VCCQ | - | V | 3.302 | Pass | |
VOL | - | 0.125*VCCQ | V | -0.034 | Pass | |
tRISE | - | 3 | ns | 1.077 | Pass | |
tFALL | - | 3 | ns | 1.217 | Pass | |
Overshoot | - | - | % | 6.674 | Pass | |
Undershoot | - | - | % | 5.576 | Pass |
测试信号 | 测试项目 | 规格(最小值) | 规格(最大值) | 单位 | 测试值 | 测试结果 |
Output D0 | tPH | 0 | 2*UI | ns | 5.274 | Pass |
tVW | 0.575*UI | - | ns | 9.442 | Pass | |
VOH | 0.75 * VCCQ | - | V | 3.281 | Pass | |
VOL | - | 0.125*VCCQ | V | 0.0055 | Pass | |
tRISE | - | 3 | ns | 0.25 | Pass | |
tFALL | - | 3 | ns | 0.6784 | Pass | |
tODLY | - | 13.7 | ns | 3.85 | Pass | |
tOH | 2.5 | - | ns | 2.595 | Pass | |
tODLYddr-Min | 1.5 | 7 | ns | 2.66 | Pass | |
tODLYddr-Max | 1.5 | 7 | ns | 3.48 | Pass | |
Overshoot | - | - | % | 7.081 | Pass | |
Undershoot | - | - | % | 10.03 | Pass |
03eMMC标准接口总结如下：
Name | Type1 | Description |
CLK | I | Clock |
DS | O/PP | Data Strobe |
DAT02 | I/O/PP | Data |
DAT1 | I/O/PP | Data |
DAT2 | I/O/PP | Data |
DAT3 | I/O/PP | Data |
DAT4 | I/O/PP | Data |
DAT5 | I/O/PP | Data |
DAT6 | I/O/PP | Data |
DAT7 | I/O/PP | Data |
CMD | I/O/PP/OD | Command/Response |
RST_n | I | Hardware reset |
VCC | S | Supply voltage for Core |
VCCQ | S | Supply voltage for I/O |
VSS | S | Supply voltage ground for Core |
VSSQ | S | Supply voltage ground for I/O |
【注】 I: input; O: output; PP: push-pull; OD: open-drain; NC: Not connected (or logical high); S: power supply.
相关名词定义：
CID: Card IDentification number register 卡识别码寄存器
CLK: Clock signal时钟信号
CMD: Command line or MultiMediaCard bus command (if extended CMDXX)
CRC: Cyclic Redundancy Check循环冗余检查
CSD: Card Specific Data register卡专有数据寄存器
DAT: Data line数据线
DSR: Driver Stage Register驱动阶段寄存器
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