基于eMMC的硬件电路设计及模型验证

摘要

随着社会信息技术的高速发展，数据存储与交换变得越来越频繁，人们对数据存储的需求也日益增高。目前，市场上相对主流的嵌入式存储芯片主要是有嵌入式多媒体卡（embedded Muti Media Card，eMMC）和闪存（Flash Memory）。由于eMMC在闪存的基础上集成了控制单元，因此它可以减弱数据存取时对外部控制器的依赖，同时其容量大，传输速度快，性能高以及安全性能好的特点也使其成为了手机、平板电脑等便携设备的主流存储芯片。
　　eMMC主控芯片是根据eMMC协议来对eMMC存储介质进行数据读写以及相关命令的发送和接收，因此本文对eMMC5.0通信协议进行深入的研究，在此基础上，对命令传输、数据读写和循环冗余校验（Cyclic Redundancy Check，CRC）校验等模块进行了详细分析，完成相关状态机的设计，通过Verilog硬件描述语言对各模块功能进行了详细描述，利用通用验证方法学（Universal Verification Methodologhy，UVM）对模块功能进行了验证，在确保各模块功能和时序都正确的情况下，通过现场可编程门阵列（Field－Programmable Gate Array， FPGA）进行了板载调试和验证。本文设计的是eMMC控制器，能支持3种数据总线宽度传输，可配置输出时钟，支持多种设备通信，支持错误校验，且具有中断功能，兼容性好，可应用于各种以eMMC为储存介质的固态硬盘（Solid State Drives，SSD）中。目前本设计已应用于华澜微电子股份有限公司生产的5TB的S681、10TB的S861等系列的SSD中，并成功投放市场，反响热烈。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景与研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的主要内容和章节安排

第2章 eMMC协议分析

2.1 eMMC设备和系统

2.2 eMMC设备的内部寄存器

2.3 eMMC设备的工作模式

2.4 eMMC命令与应答

2.5 eMMC的数据发送和读取

2.6 CRC校验

2.7 本章总结

第3章 系统硬件电路设计

3.1 功能总介绍

3.2 系统级设计

3.3 模块级设计

3.4 本章总结

第4章 硬件电路验证

4.1 UVM验证平台

4.2 验证策略

4.3 验证方案架构

4.4 验证仿真工具

4.5 测试用例及仿真

4.6 FPGA验证

4.7 应用的产品

4.8 本章总结

第5章 总结和展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录