本文作者：AMD 工程師 Sowmya Ramakrishnan

本篇博文提供了有關(guān) AMD Versal 自適應(yīng) SoC 中 eMMC 燒錄和啟動(dòng)設(shè)置的技巧和指南。它還可用于調(diào)試 eMMC 燒錄/啟動(dòng)失敗。提交服務(wù)申請(qǐng)個(gè)案前，應(yīng)先復(fù)查以下檢查表。

1. AMD 是否支持對(duì)此 eMMC 閃存器件進(jìn)行 Versal 啟動(dòng)和配置?

對(duì)于具有正式的業(yè)界規(guī)范的閃存器件(如 eMMC)，我們遵循相應(yīng)的規(guī)范版本來提供器件支持，而不是通過枚舉每個(gè)特定制造商、制造商家族和器件的部件號(hào)來提供支持。這樣即可在初始閃存選擇以及長(zhǎng)期設(shè)計(jì)維護(hù)方面為設(shè)計(jì)師提供廣泛的可能性。

下表來自 UG908。Versal 中的 eMMC 接口支持 1.8V 下的 eMMC 規(guī)格版本 4.51。

https://docs.amd.com/r/en-US/ug908-vivado-programming-debugging/Versal-Configuration-Memory-Devices

AMD Versal 和 AMD UltraScale+ MPSoC 與其他先前架構(gòu)之間的區(qū)別在于 Versal 中沒有 NAND。eMMC1 模式取代了 NAND 模式，在提供相似性能的同時(shí)減少了管腳數(shù)。

下方設(shè)計(jì)咨詢答復(fù)記錄 (DAAR) 描述了在 eMMC 器件中觀察到的一個(gè)問題，此類器件要求 CMD6 R1b 繁忙時(shí)間大于 1 ms，這導(dǎo)致主啟動(dòng)失敗。

設(shè)計(jì)咨詢答復(fù)記錄 (DAAR) ：

https://docs.amd.com/r/en-US/000034596/000034596-Design-Advisory-for-Zynq-UltraScale-MPSoC/RFSoC-and-Versal-Primary-Boot-failure-with-some-eMMC-parts

雖然目前在 Versal 器件中尚未報(bào)告任何操作失敗，但認(rèn)識(shí)此問題并查閱 Versal 的關(guān)聯(lián)勘誤表文檔是非常重要的。

2. PCB 準(zhǔn)則和硬件注意事項(xiàng)

下一步是檢查 PCB 和開發(fā)板硬件。

AMD 參考板/評(píng)估板：

如果您當(dāng)前使用的是 AMD 參考板，那么下列建議均已納入考量。對(duì)于 AMD 參考板，建議運(yùn)行 BEAM/BIT 工具以檢查開發(fā)板/硬件完整性。請(qǐng)參閱相應(yīng)產(chǎn)品指南以獲取更多信息。您可跳至下一章節(jié)。

其他(定制)開發(fā)板：

UG863 中“SD/SDIO/eMMC”主題下的“eMMC”節(jié)包含 Versal 器件的印刷電路板 (PCB) 布局、設(shè)計(jì)考慮因素以及靜態(tài)時(shí)序分析指南和公式。請(qǐng)確保您的定制 PCB 遵循 UG863 中列出的建議。 這些建議提供了有助于最大程度優(yōu)化性能的準(zhǔn)則。

UG863:

https://docs.amd.com/r/en-US/ug863-versal-pcb-design/SD/SDIO/eMMC

對(duì)于靜態(tài)時(shí)序分析，在《DC 和 AC 開關(guān)特性》數(shù)據(jù)手冊(cè) (DS956-DS959) 的“PMC eMMC 控制器接口”章節(jié)中包含相應(yīng)器件家族的 eMMC 接口的時(shí)序要求。DH0092 的“數(shù)據(jù)手冊(cè)”部分列出了可用的 Versal 子家族。請(qǐng)務(wù)必參考適用于您的器件的數(shù)據(jù)手冊(cè)。 另外，還應(yīng)參考相應(yīng)閃存的數(shù)據(jù)手冊(cè)，確保時(shí)序得到滿足。

DH0092:

https://docs.amd.com/v/u/en-US/dh0092-versal-boot-config

PCB 走線延遲取決于特定 PCB 的材料和走線寬度。

Issue 需要注意的是，為了確保 PCB 上的信號(hào)完整性正確無誤，必須確保 Versal 器件的近端或遠(yuǎn)端沒有任何反射?？梢栽?eMMC 時(shí)鐘、命令和數(shù)據(jù)線路上布局 30 ohm 串聯(lián)終端電阻器，并使其盡可能靠近 Versal 自適應(yīng) SoC。

出于信號(hào)完整性考量，請(qǐng)確保對(duì) IBIS 模型仿真進(jìn)行復(fù)查。時(shí)鐘與數(shù)據(jù)信號(hào)完整性對(duì)于 eMMC 器件正常工作至關(guān)重要，運(yùn)行速度越高，其重要性越高。

Versal 自適應(yīng) SoC 上有兩個(gè) SD_eMMC 控制器。SD_eMMC 控制器可用于 SD 或 eMMC 模式，它們互斥。SD_eMMC1 控制器用于 eMMC v4.51 啟動(dòng)模式。在 eMMC1 啟動(dòng)模式下，根據(jù) REF_CLK 頻率，RCU BootROM 以 8.7 MHz 到 19.3 MHz 之間的 eMMC1 器件時(shí)鐘頻率運(yùn)行。eMMC1 啟動(dòng)模式支持 1.8V 以及 1 位、4 位和 8 位數(shù)據(jù)接口，時(shí)鐘頻率最高可達(dá) 200 MHz。BootROM 使用自動(dòng)寬度檢測(cè)來判定初始啟動(dòng)的數(shù)據(jù)總線寬度。自動(dòng)總線寬度檢測(cè)首先檢查 8 位數(shù)據(jù)總線寬度，然后是 4 位數(shù)據(jù)總線寬度，最后是 1 位數(shù)據(jù)總線寬度。

有三種操作模式：

25 MHz 下的傳統(tǒng) MMC 速度模式

50 MHz 下的高速 SDR 模式和 DDR 模式

200 MHz 下的 HS200 模式，數(shù)據(jù)率最高可達(dá) 1600 Mb/s

請(qǐng)復(fù)查《AM011》的 MIO 連接選項(xiàng)，確保遵循相關(guān)選項(xiàng)設(shè)置。若以 eMMC 作為主啟動(dòng)選項(xiàng)，須使用 PMC MIO Bank 500 的 MIO 0-11。

AM001:

https://docs.amd.com/r/en-US/am011-versal-acap-trm/PMC-MIO-Pin-Tables

SD_eMMC0 控制器不支持 eMMC 主啟動(dòng)。

3. MIO 和時(shí)鐘配置

下一步是檢查 MIO 和時(shí)鐘配置。

MIO 配置

確保選中 SD1/eMMC1 啟動(dòng)模式，并確保將總線位置更改為 PMC MIO 0-11 以進(jìn)行啟動(dòng)。

復(fù)位配置

控制器可以通過 PMC 復(fù)位控制器進(jìn)行復(fù)位，或通過寫入控制器的軟件復(fù)位寄存器來復(fù)位。PMC 復(fù)位會(huì)影響整個(gè)控制器，并將所有寄存器設(shè)置為其復(fù)位默認(rèn)狀態(tài)。

可以使用 powercontrol [emmc_hwreset] 寄存器位來復(fù)位連接的 eMMC 卡。

時(shí)鐘配置

SD/eMMC 控制器具有以下三個(gè)從 PMC 時(shí)鐘控制器接收的系統(tǒng)時(shí)鐘：

用于 DIV_CLK 模塊和控制器的 SDx_REF_CLK 參考時(shí)鐘

用于 SD DLL 模塊的 SD_DLL_REF_CLK 參考時(shí)鐘

用于 AXI DMA 和編程接口的 PMC_IRO_CLK

控制器邏輯始終由 10 位分頻器的 DIV_CLK 輸出提供時(shí)鐘，該分頻器由 SDx_REF_CLK 參考時(shí)鐘信號(hào)提供時(shí)鐘。

然后，該控制器支持廣泛的 I/O 時(shí)鐘頻率。

整體時(shí)鐘架構(gòu)圖如下所示：

根據(jù)所需的 I/O 時(shí)鐘頻率，該控制器始終從以下兩個(gè)可能的源之一來驅(qū)動(dòng) I/O 接口時(shí)鐘 SDx_CLK：分別是來自時(shí)鐘分頻器的 DIV_CLK 和三個(gè) DLL 模塊時(shí)鐘。

該控制器的 I/O 時(shí)鐘模式為：

1.傳統(tǒng) MMC 速度與默認(rèn) MMC 速度相關(guān)。

2.默認(rèn)情況下，eMMC 僅以傳統(tǒng) MMC 速度模式啟動(dòng)。軟件驅(qū)動(dòng)程序可以切換到高速模式以獲得更高的吞吐量。

3.吞吐量基于 8 位 I/O 接口寬度。

MIO 默認(rèn)設(shè)置

在 Versal 器件中，使用的 MIO 采用以下默認(rèn)設(shè)置。

默認(rèn)驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度 (12 mA)

默認(rèn)斜率 (slow)

默認(rèn)弱上拉 (enabled)

啟用 Schmitt 觸發(fā)器輸入

這些設(shè)置可在 AMD Vivado Design Suite 中更改。