新闻中心 Case

存储芯片 emmc、Nand flash、Nor flash之间有什么区别

日期: 2019-06-04
浏览次数: 604

随着存储领域的发展,有很多不同的存储介质,今天ICMAX就带大家来分一分emmc、Nand flash、Nor flash之间的区别。

 

一、定义及区别

emmc:全称为embeded MultiMedia Card,是一种嵌入式非易失性存储器系统,由Nand flash和Nand flash控制器组成,以BGA方式封装在一款chip上。

 

Nand flash:一种存储数据介质;若要读取其中的数据,需要外接的主控电路。

 

Nor flash:也是一种存储介质;它的存储空间一般比较小,但它可以不用初始化,可以在其内部运行程序,一般在其存储一些初始化内存的固件代码。

 

这里主要重点讲的是emmc 和Nand flash 之间的区别,主要区别如下:

 

(1) 在组成结构上:emmc存储芯片简化了存储器的设计,将NAND Flash芯片和控制芯片以MCP技术封装在一起,省去零组件耗用电路板的面积,同时也让手机厂商或是计算机厂商在设计新产品时的便利性大大提高。而NAND Flash仅仅只是一块存储设备,若要进行数据传输的话,只能通过主机端的控制器来进行操作,两者的结构图如下:

存储芯片 emmc、Nand flash、Nor flash之间有什么区别

(2) 在功能上:eMMC则在其内部集成了 Flash Controller,包括了协议、擦写均衡、坏块管理、ECC校验、电源管理、时钟管理、数据存取等功能。相比于直接将NAND Flash接入到Host 端,eMMC屏蔽了 NAND Flash 的物理特性,可以减少 Host 端软件的复杂度,让 Host 端专注于上层业务,省去对 NAND Flash 进行特殊的处理。同时,eMMC通过使用Cache、Memory Array 等技术,在读写性能上也比 NAND Flash要好很多。而NAND Flash 是直接接入 Host 端的,Host 端通常需要有 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。另一方面,emmc的读写速度也比NAND Flash的读写速度快,emmc的读写可高达每秒50MB到100MB以上;

 

二、emmc的初始化和数据通信

emmc与主机之间通信的结构图:

存储芯片 emmc、Nand flash、Nor flash之间有什么区别

其中包括Card Interface(CMD,DATA,CLK)、Memory core interface、总线接口控制(Card Interface Controller)、电源控制、寄存器组。

 

图中寄存器组的功能见下表:

存储芯片 emmc、Nand flash、Nor flash之间有什么区别

CID: 卡身份识别寄存器 128bit,只读, 厂家号,产品号,串号,生产日期。

 

RCA: 卡地址寄存器,可写的16bit寄存器,存有Device identification模式由host分配的通信地址,host会在代码里面记录这个地址,MMC则存入RCA寄存器,默认值为0x0001。保留0x0000以用来将all device设置为等待CMD7命令状态。

 

CSD: 卡专有数据寄存器部分可读写128bit,卡容量,最大传输速率,读写操作的最大电流、电压,读写擦出块的最大长度等。

 

SCR: 卡配置寄存器, 可写的 64bit 是否用Security特性(LINUX不支持),以及数据位宽(1bit或4bit)。

 

OCR: 卡操作电压寄存器 32位, 只读,每隔0.1V占1位, 第31位卡上电过程是否完成。

 

(5)Device Identification Mode和初始化

存储芯片 emmc、Nand flash、Nor flash之间有什么区别

MMC通过发CMD的方式来实现卡的初始化和数据通信

 

Device Identification Mode包括3个阶段Idle State、Ready State、Identification State。

 

Idle State下,eMMC Device会进行内部初始化,Host需要持续发送CMD1命令,查询eMMC Device是否已经完成初始化,同时进行工作电压和寻址模式协商:eMMC Device 在接收到这些信息后,会将OCR的内容(MMC出厂就烧录在里面的卡的操作电压值)通过 Response 返回给 Host,其中包含了 eMMC Device 是否完成初始化的标志位、设备工作电压范围 Voltage Range 和存储访问模式 Memory Access Mode 信息。

 

如果 eMMC Devcie 和 Host 所支持的工作电压和寻址模式不匹配,那么 eMMC Device 会进入Inactive State。

 

Ready State,MMC完成初始化后,就会进入该阶段。

 

在该 State 下,Host 会发送 CMD2命令,获取eMMC Device 的CID。

 

CID,即 Device identification number,用于标识一个 eMMC Device。它包含了 eMMC Device 的制造商、OEM、设备名称、设备序列号、生产年份等信息,每一个 eMMC Device 的 CID 都是唯一的,不会与其他的 eMMC Device 完全相同。

 

eMMC Device 接收到CMD2后,会将 127 Bits 的CID的内容通过 Response返回给 Host。

 

Identification State,发送完 CID 后,eMMC Device就会进入该阶段。

 

Host 会发送参数包含 16 Bits RCA 的CMD3命令,为eMMC Device 分配 RCA。设定完 RCA 后,eMMC Devcie 就完成了 Devcie Identification,进入 Data Transfer Mode。

 

注:emmc初始化和数据通信的过程,有点类似USB协议,USB控制器去发送请求给USB设备,以IN包和OUT包的形式去建立与USB设备之间的通信,默认状态下,USB设备也是0地址的,与控制器分配设备地址。(感兴趣的可以看一下USB2.0的协议,主要是第8和9章内容)

 

三、eMMC工作电压和上电过程

 

根据工作电压的不同,MMC卡可以分为两类:

 

High Voltage MultiMediaCard,工作电压为3.3V左右。

 

Dual Voltage MultiMediaCard,工作电压有两种,1.70V~1.95V和2.7V~3.6V,CPU可以根据需要切换

 

我所使用的eMMC实测工作电压VCC为2.80V~2.96V,VCCQ为1.70V~1.82V。

 

其中VCC为MMC Controller/Flash Controller的供电电压,VCCQ为Memory和Controller之间I/O的供电。

 

上电初始化阶段MMC时钟频率为400KHz,需要等电压调整到它要求的VCC时(host去获取OCR中记录的电压值,上面有说),MMC时钟才会调整到更高的正常工作频率。


Case / 相关案例
2021 - 01 - 01
年初,一场突如其来的疫情扰乱了人们原本平静的生活 回望这一年,每段记忆都弥足珍贵 困难面前,我们共赴时艰 荣誉时刻,我们共同见证2020年属于宏旺人的高光时刻依然让人温暖 也愿一切过往都成为重新出发的力量 挥一挥衣袖,弹一弹身上的泥土,踏上新征程 2021年定不负时光不负卿
2020 - 12 - 25
一非洲有一种名为“尖毛草”的植物在它生长初期,大概6个月的时间里尖毛草露出地面的高度一直保持在1寸左右从表面看,就像进入了停滞期然而在此之后,雨季来临,“尖毛草”便疯狂生长这时可以在1天内长高0.5米只需短短几天的生长周期它就能超越非洲草原上其它的草类植物一跃成为非洲“草王”“尖毛草”看似无所作为的半年时间里它默默在地下生长根系,壮大强健自己的根系不断向地下延伸,汲取到更多的养分积蓄力量等待当雨季...
2020 - 12 - 18
存储器芯片作为半导体元器件中不可或缺的组成部分,在消费电子、智能终端等领域有着非常广泛的应用。随着AI、云计算、物联网等技术的兴起,一个以智能化、数据化为依托的万物互联世界正一步步实现。如果说智能终端设备的处理器是驱动智能化社会向前的发动机,那么承担智能终端设备应用过程中海量数据存储任务的存储器芯片,就是智能化社会这趟列车的底盘。小身材、大能量,车联网时代存储新选择车联网是信息化与工业化深度融合的...
2020 - 12 - 12
2020年新年伊始,新冠疫情爆发,并全球蔓延,严重影响社会生产生活。在此背景下,全球各地区生产及劳动力供应不稳,芯片圆晶产能受限,“缺货”、“涨价”已经成为了半导体行业最为频繁出现的关键词。特别是上游的晶圆代工厂、封测厂产能紧缺、涨价,波及整个芯片产业链,引发全球芯片市场的波动,犹如凛冬冷空气过境,国内存储芯片行业也感受到阵阵寒意。站在岁末年初的关口,回望来时的路依然艰辛,但未来却逐渐清晰起来。2...
友情链接
Copyright ©2017 - 2020  深圳市宏旺微电子有限公司
犀牛云提供企业云服务
×