最新的eMMC產(chǎn)品遵循JEDEC eMMC 5.1標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)定義了eMMC的通信信號(hào)、命令、內(nèi)部寄存器、特性，并為系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供指導(dǎo)。它是工業(yè)應(yīng)用和汽車應(yīng)用的嵌入式存儲(chǔ)解決方案的理想選擇，這些應(yīng)用需要在廣泛的工作溫度范圍內(nèi)具有高性能。eMMC也是Nand Flash的一種，屬于并行類別，由于控制系統(tǒng)的不同以及速率差異，將eMMC獨(dú)立出來(lái)，其容量可以覆蓋到很大的區(qū)間，從1GB到256GB甚至更高，采用8位并行數(shù)據(jù)接口。

1.1 結(jié)構(gòu)圖

eMMC是使用MMC協(xié)議v5.1一個(gè)簡(jiǎn)單的讀寫內(nèi)存。eMMC將TLC模式Nand和eMMC控制器封裝在內(nèi)部，作為一個(gè)JEDEC標(biāo)準(zhǔn)封裝，為主機(jī)提供標(biāo)準(zhǔn)接口。eMMC控制器（三星稱為FTL：過(guò)渡層）直接管理Nand Flash，包括ECC、損耗均衡、IOPS優(yōu)化和讀取感應(yīng)、CMD/區(qū)塊管理。

圖1 eMMC結(jié)構(gòu)

從圖 1可以看到，eMMC包括控制器，MMC接口，Nand接口和Nand閃存單元。VDD（VCCQ）用于控制器電源（接口電源），VCC用于閃存電源。RESET用于復(fù)位。

1.2 數(shù)據(jù)接口定義

CLK

用于從 Host 端輸出時(shí)鐘信號(hào)，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐胶驮O(shè)備運(yùn)作的驅(qū)動(dòng)，頻率為0-200MHz。在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，CMD 和 DAT0-7 信號(hào)上都可以支持傳輸1個(gè)比特，即 SDR (Single Data Rate) 模式。此外，DAT0-7 信號(hào)還支持配置為 DDR (Double Data Rate) 模式，在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，可以傳輸2個(gè)比特。

Host可以在通訊過(guò)程中動(dòng)態(tài)調(diào)整時(shí)鐘信號(hào)的頻率（范圍需要滿足 Spec 的定義）。通過(guò)調(diào)整時(shí)鐘頻率，可以實(shí)現(xiàn)省電或者數(shù)據(jù)流控（避免 Over-run 或者 Under-run）功能。在一些場(chǎng)景中，Host還可以關(guān)閉時(shí)鐘，例如 eMMC 處于 Busy 狀態(tài)時(shí)，或者接收完數(shù)據(jù)進(jìn)入Programming State 時(shí)。

CMD

CMD 信號(hào)是設(shè)備初始化和命令傳輸?shù)碾p向通道，主要用于 Host 向 eMMC 發(fā)送 Command 和 eMMC 向 Host 發(fā)送對(duì)應(yīng)的 Response。CMD信號(hào)有2種工作模式：

1#：漏極開路 ---> 用于初始化模式

2#：推拉模式 ---> 用于快速命令傳輸

DAT [7:0]

雙向數(shù)據(jù)信號(hào)，DAT0-7 信號(hào)主要用于 Host 和 eMMC 之間的數(shù)據(jù)傳輸。在eMMC上電或軟復(fù)位（即重置）后，只有 DAT0 可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸（模式0）。完成初始化后，可配置 DAT0-3（模式4）或者 DAT0-7（模式8）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，即數(shù)據(jù)總線可以配置為 4 bits 或者 8 bits 模式。

DAT信號(hào)在推挽模式下工作。數(shù)據(jù)線DAT0-DAT7內(nèi)部上拉。進(jìn)入4位模式后，eMMC立即斷開線路DAT0、DAT2和DAT3的內(nèi)部上拉。進(jìn)入8位模式后，eMMC立即斷開線路DAT0-DAT7的內(nèi)部上拉。

Data Strobe

Data Strobe 時(shí)鐘信號(hào)由 eMMC 發(fā)送給Host，頻率與 CLK 信號(hào)相同，用于 Host 端進(jìn)行數(shù)據(jù)接收的同步。Data Strobe 信號(hào)只能在 HS400 模式下配置啟用，啟用后可以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，省去總線 tuning 過(guò)程。

對(duì)于數(shù)據(jù)輸出，該信號(hào)的每個(gè)周期指示數(shù)據(jù)上的兩位傳輸（2x）-- 一位用于上升沿，另一位用于下降沿，對(duì)于CRC狀態(tài)響應(yīng)輸出和CMD響應(yīng)輸出。

RESET

低電平復(fù)位，工作后為高電平。

1.3 eMMC的電源

表格 1是eMMC的電源配置，Nand區(qū)域（VCC）需要3V電壓，而MMC控制器支持1.8V或3.3V雙電壓（VDD或VCCQ）。

表格 1 不同類型下的電源配置

通電時(shí)電源電壓必須單調(diào)上升，無(wú)下降；斷電時(shí)電源電壓必須單調(diào)下降，無(wú)顛簸。內(nèi)部電壓檢測(cè)器在VCC和VCCQ下降時(shí)保證EMMC各項(xiàng)功能正常，其中VCC=2.7V-3.6V；VCCQ=1.70V-1.95V或者2.7V-3.6V。VCC和VCCQ在每個(gè)工作電壓范圍內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)之前，主機(jī)不得發(fā)出任何命令。

圖 2 eMMC理想上下電

如果VCC低于重置閾值，比如2.43V，VCCQ低于重置閾值，比如1.43V，內(nèi)部WP線就會(huì)拉低以禁用閃存陣列編程/擦除操作。

1.4 硬件復(fù)位

使用硬件復(fù)位功能，主機(jī)必須將ECSD寄存器162字節(jié)，[1:0]位設(shè)置為0x1，以便在主機(jī)可以使用其之前啟用該功能。執(zhí)行復(fù)位操作之前，主機(jī)必須在尚未執(zhí)行任何操作的情況下，根據(jù)JEDEC規(guī)范在RST_N引腳處至少保持1us的低電平。如果復(fù)位引腳回到高電平，則eMMC阻止任何操作，并進(jìn)入預(yù)空閑狀態(tài)，如圖 3所示。

圖 3 硬件復(fù)位