基于UFS2.1标准的UFS接口简单介绍
elecfans 2023-02-08

本篇主要介绍UFS的架构、系统模型、信号定义(包括eUFS和UFS Card)等,以对UFS接口有个粗略的了解。下一篇将针对电源、复位、等部分进行详细介绍。

1、UFS介绍

UFS(Univeal Flash Storage)是JEDEC发布的新一代通用闪存存储标准,包括主机侧和内存芯片侧的标准。最新的标准包括:

JESD220D: Universal Flash Storage (UFS) Version 3.0

JESD220-2A: Universal Flash Storage (UFS) Card Exnsion, Version 1.1

JESD223D: Universal Flash Storage Host Controller Interface (UFSHCI) Version 3.0

JESD223-1B: Universal Flash Storage Host Controller Interface (UFSHCI), Unified Memory Extension, Version 1.1A

JESD224A: Universal Flash Storage (UFS) Test Version 1.1

JESD225: Universal Flash Storage (UFS) Security Extension

基于UFS2.1标准UFS接口简单介绍

UFS3.0版本再一次升级,带宽是UFS2.1的两倍,理论接口带宽最大为23.2Gbps,传输速率为2.9GB/s,是eMMC5.1的5倍。

目前市面上常用的几种闪存标准协议包括:

eMMC所用的O接口协议(并行)。

苹果公司的SSD所用的是基于MI M-PHY物理层的PCIe,使用NVMe接口协议。

UFS规范走的也是PCIe,物理层同样是MIPI M-PHY,不过接口协议是S。

基于UFS2.1标准UFS接口简单介绍

UFS适用于embedded与removable flash-based存储器。相比eMMC它还提供了其他的标准规范,例如MIPI(M-PHY和UniPro规范)与INCITS T10(SCSI存储接口)。UFS接口使用通用串口通信(基于MIPI M-PHY标准作为物理层,使用INCITS T10 SAM作为协议层来优化性能和功耗)。

UFS主要有三层结构:第一层applicaon layer,由UFS command set(UCS,用于处理一般命令,例如读写操作等)、device manager(两个功能:设备级操作,例如sleep、powerdown等,数据传输相关的设置,后台操作使能等等;设备级配置,如各种描述符,处理询问请求等等)和Task manager(处理命令队列的控制)组成。

第二层UFS transport protocol layer(UTP),它为上层服务,主要把高层的协议封装成合适的框架传输给下层。

第三层叫UFS interconnect layer(UIC)。UIC作为最底层,处理UFS host和device之间的连接,UIC包括MIPI UniPro和MIPI M-PHY。

基于UFS2.1标准UFS接口简单介绍

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2、UFS引脚定义

UFS接口包括:

三种电压,VCCQ 1.2V、VCCQ2 1.8V、VCC 1.8/3.3V;

MIPI M-PHY的8B/10B编解码线路;

高可靠性,低BER,小于10-10;

支持两种信号模式:低速模式(PWM信号模式)和高速模式(HS-burst)。

基于UFS2.1标准UFS接口简单介绍

UFS设备包括两种类型:embedded UFS device和removable flash-based存储卡,两种类型采用统一的接口,简化了数据线连接,只是对外形式不一样而已,详细见下文介绍。

2.1、UFS Card引脚定义
UFS Card的结构是基于鲨鱼的设计。卡的详细尺寸参考文档《MO-320A》,卡座的详细尺寸参考文档《SO-022A》。

基于UFS2.1标准UFS接口简单介绍

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2.2、eUFS Device引脚定义

基于UFS2.1标准UFS接口简单介绍

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基于UFS2.1标准UFS接口简单介绍

以上就是针对UFS接口的简单介绍,由于UFS3.0的标准暂时处于售卖阶段,本文是基于UFS2.1标准的,其他的均为最新标准。

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