基于eMMC阵列的高速固态存储器的研究与设计

发布时间：2020-06-14 18:28

【摘要】：动态测试技术的快速发展使得高速数据存储器变得越来越重要。为了满足高带宽和大容量存储的要求,传统的方式为采用FLASH阵列的方式。然而,NAND FLASH存在坏块检测、编码校验、擦写均衡过于复杂等一系列缺陷,增加了系统开发成本,影响了项目开发效率和系统升级。eMMC(embedded Multi Media Card)因其速度快、设计简单、便于升级与管理的优势,解决了NAND FLASH开发缺陷。针对传统存储器的上述问题,结合eMMC的优势,本文提出了一种采用eMMC新型存储介质的高速存储器的设计思路。本文首先对eMMC5.0规范进行了研究总结,并在此基础上根据系统指标提出了整体设计方案。存储器以FPGA作为主控制器,按照功能划分为SFP光纤接口模块、DDR3高速缓存模块、eMMC阵列存储模块和与上位机通信的千兆网模块。在系统逻辑设计中重点介绍了eMMC阵列控制逻辑的实现。通过对eMMC阵列的初始化单元、传输控制单元、命令接口单元以及阵列同步逻辑单元的设计,实现了eMMC阵列在HS400工作模式下的数据存储。然后对系统其他模块进行设计,配合完成整个系统的存储功能。最后,依据设计方案,搭建了硬件测试平台。使用ChipScope、IBERT等对各个模块进行了在线调试。重点对eMMC阵列控制器进行了调试,并对SFP光纤接口模块和DDR3高速缓存模块的逻辑进行了验证。结果表明,本文设计的使用eMMC新型存储介质的高速固态存储器能够实现156MB/s的存储带宽,同时具有容量大、可移植强与系统升级容易等特点,满足设计要求。本文开展的基于eMMC阵列的高速固态存储器的研究与设计,为后续动态测试领域的应用奠定了基础。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP333
【图文】：

图 2.1 eMMC 芯片内部结构框图接口提供的标准接口如表 2.1 所示。主要包括时钟线 CLK、复位线 RS据线 DAT0-7，以及电源线 VCC、VCCQ，地线 VSS、VSSQ。其中命输线，负责传输主机发往 eMMC 器件的命令 eMMC 响应得接收； 的硬复位线；数据线 DAT 为双向端口，负责传输主机写入的 eMMC 的数据，在进行数据传输时，可选择 1 位、4 位、8 位等不同数表 2.1 eMMC 的标准接口定义名称 类型 说明CLK 输入 时钟DAT0-DAT7 输入/输出 数据线

中北大学学位论文D1 命令。当设备进入准备完毕状态后，通过发送 CMD2 完成设备识别，进入识态，然后发送 CMD3 进行识别后的设备地址分配，同时 eMMC 设备也跳转到数据模式的 Stand-by 状态。数据传输模式：该模式是 eMMC 主要的工作模式，包括待命 Stand-by 状态、传态、数据发送状态、数据接收状态、编程状态、断开状态、总线测试状态和睡眠状种工作状态。在设备接收到 CMD3 命令完成相应的地址分配后，eMMC 便进入该模MC 主要的操作都是在该模式下完成的，如数据的读写、总线测试、采样时钟调谐状态转移图如图 2.2 所示，具体的操作过程在后续章节会详细介绍。

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本文编号：2713187