eMMC作为存储器，主要应用、原理及结构

eMMC(Embedded Multimedia Card)是目前智能移动设备多代码、应用程序、图片等信息存储的最常见的存储介质。

eMMC的标准是由JEDEC协会制定的，其具体规范参考JESD84-B451标准。eMMC采用10pin接口，把标准的NAND Flash及MMC控制器封装在一片BGA中，目前单片的容量已经可以达到64GB，最高数据传输速率可以达到200MB/s。其接口除了电源和Reset管脚以外，主要用来做数据传输的是Clock、CMD以及8bit的Data线。

eMMC接口的数据传输可以采用单边沿模式（SDR）也可以采用双边沿(DDR)模式，数据线宽度可以是1bit、4bit或8bit。在最高的HS200模式下，工作时钟可以到200MHz，在8bit同时传输时，总线的最高数据传输速率是200MB/s。

2. 各组成部分

2.1 NAND Flash

NAND Flash 是一种非易失性的存储器，通常在嵌入式系统中用于存放系统、应用和数据等，类似与 PC 系统中的硬盘。

eMMC 在内部对 NAND Flash 划分了几个主要区域，如下所示：

1、BOOT Area Partition 1 & 2

此分区主要是为了支持从 eMMC 启动系统而设计的。 该分区的数据，在 eMMC 上电后，可以通过很简单的协议就可以读取出来。同时，大部分的 SOC 都可以通过 GPIO 或者 FUSE 的配置，让 ROM 代码在上电后，将 eMMC BOOT 分区的内容加载到 SOC 内部的 SRAM 中执行。

2、RPMB Partition

RPMB 是 Replay Protected Memory Block 的简称，它通过 HMAC SHA-256 和 Write Counter 来保证保存在 RPMB 内部的数据不被非法篡改。在实际应用中，RPMB 分区通常用来保存安全相关的数据，例如指纹数据、安全支付相关的密钥等。General Purpose Partition 1～4此区域则主要用于存储系统或者用户数据。 General Purpose Partition 在芯片出厂时，通常是不存在的，需要主动进行配置后，才会存在。 User Data Area此区域则主要用于存储系统和用户数据。 User Data Area 通常会进行再分区，例如 Android 系统中，通常在此区域分出 boot、system、userdata 等分区。

3、General Purpose Partition 1～4

此区域则主要用于存储系统或者用户数据。 General Purpose Partition 在芯片出厂时，通常是不存在的，需要主动进行配置后，才会存在。

4、User Data Area

此区域则主要用于存储系统和用户数据。User Data Area 通常会进行再分区，例如 Android 系统中，通常在此区域分出 boot、system、userdata 等分区

Flash Controller

NAND Flash直接接入Host时，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。

eMMC 则在其内部集成了 Flash Controller，用于完成擦写均衡、坏块管理、ECC校验等功能。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。

标准接口

eMMC 与 Host 之间的通信线，如下：

总线上信号用途如下：

（1）CLK

用于同步的时钟信号。

（2）Data Strobe

此信号是从 Device 端输出的时钟信号，频率和 CLK 信号相同，用于同步从 Device 端输出的数据。该信号在 eMMC 5.0 中引入。

（3）CMD

此信号用于发送 Host 的 command 和 Device 的 response。

（4）DAT0-7

eMMC的双向数据总线，用于主机和设备之间的数据通信。它工作在应对快速的命令传输的推挽模式。DAT线在某一时刻只能支持单向传输，只能被设备或eMMC HOST一方控制。默认下，当用户上电或者复位的时候，仅能用DAT0一根线传输数据。同时，用户可以自己配置想要使用的DAT线的数量，也可以选择4根或者8根。当用户选择4根时，eMMC设备会断DAT1-3的内部上拉，如果用户选择的是8根，那么同理会断开DAT1-7的上拉。

Host 与 eMMC 之间的通信都是 Host 以一个 Command 开始发起的。针对不同的 Command，Device 会做出不同的响应。

eMMC标准接口总结如下：

【注】 I: input; O: output; PP: push-pull; OD: open-drain; NC: Not connected (or logical high); S: power supply