1、说明

1.0 整体架构

‘ EMMC最简单的可理解为带有控制器的FLASH，具体结构如下：
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EMMC： Embedded multiMediaCard EMMC.

EMMC内部： host interface 、 flash controller 、 flash memory

1.1 flash memory 结构

EMMC 中一般都有4个分区：

Boot Area partitions：支持EMMC 启动系统，该分区在EMMC上电后，可通过简单协议就可读取
- Boot Area partition 1
- Boot Area partition 2
RPMB partition ： replay protected Memory block，用于存放的数据不被非法篡改，如指纹，安全支付密钥等
General Purpose Partitions：存储系统或者用户数据，芯片出厂时，通常不存在，需主动配置
User Data Area：主要用于存储系统和用户数据。通常在此区域分成：boot、system、userdata

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1.2 FLash controller

flash 与 emmc 很重要的区别之一就是对于一些特殊功能储在的控制链路的位置：

flash ：仅有存储设备，ECC 和坏块管理等都在host 侧
emmc： ECC 和 wear leveling 块管理都在 EMMC的芯片侧， host侧秩序提供emmc Driver接口

几个关键词的实际含义：

ECC ： error checking and correcting，实现数据纠错（奇偶校验只能发现并不能纠错）。
wer leveling：跟踪flash存储空间的使用情况，使得每次数据的写入都能写入到不同的位置去，尽量减少内存控制的磨损程度。
Bad Block management: ：坏块管理，对memory中坏块进行标记

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1.3 flash interface

如下为host和eMMC之间的接口定义：

clk：时钟同步信号
data strobe：有的接口有，有的接口没有
CMD：信号用于host 的 command 和 device 的response
data0 - 7 ：数据位

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2、芯片电路参数

2.0 EMMC的工作模式

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2.1 基本接口设计

十分注意：
对于EMMC的接口中，data strobe 可以不管，一般集成在主控或者不涉及。但是其他的线如CMD data 都需要额外挂接上拉电阻，防止总线出现浮空

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如下图是JEDEC 中的标准描述，对每一个上拉电阻的设计都给出了推荐：
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2.2 电源设计

EMMC 的电源分成了两个部分：

VCC：给存储供电
VCCq: 给控制器供电

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”“”“”“”“”“”额外注意： VCCQ的电压不能大于VCC的电压“”“”“”“”“”“”“”“”“”“”“”“”“”“”“”“”“”“”“”“”“

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2.2.2 布线基本原则

去耦考虑
- 信号CLK、CMD、DQ和DS均做阻抗50Ω±10%匹配管控。
- 信号CLK、CMD、DQ和DS约束为同组信号，长度差控制在±50mil范围内。
- 所有信号线走线长度约束在2000mil以内，且注意使用IBIS模型进行仿真评估阻抗匹配和反射情况。
- 信号线有完整的参考层。
- 内部走不出来的信号可以从NC PAD走，不能从RFU PAD上走线。
- CLK和RST_N长度差在1000mil以内。

加粗样式

3、特别注意

3.1 NAND 的操作管理方式

单位换算：
1 (Device) = xxxx (Blocks)，1 (Block) = xxxx (Pages)
1(Page) =528 (Bytes) = 数据块大小(512Bytes) + OOB 块大小(16Bytes)
除OOB第六字节外，通常至少把OOB的前3个字节存放Nand Flash硬件ECC码)。

OOB 区域，每个page都有，每512个字节有16字节的ODB；因此，2K的page 就是64字节的Page

3.2 坏块

为什么出现坏块
- Nand flash 的工艺，不能保证其在整个生命周期中性能可靠，因此产生坏块 -
坏块分类
- 固有坏块：这是生产过程中产生的坏块，一般芯片原厂都会在出厂时都会将每个坏块 第一个page的spare area的第6个byte标记为不等于0xff的值。
- 使用坏块：Nand flash 在使用过程中，Block erase 或者 page program 错误的时候，就可以将其简单标记为坏块。新发现的坏块的第一个page 的spare area 的第6个 Byte标记为非0xff
坏块管理
- 1、擦除块之前，需检查是否为坏块（spare 的第6个字节是否为0xff），如果是0xff，就是好块，可擦除。否则为坏块，其不能擦除。
- 2、这种操作方法可能会由于电压不稳定导致nand 操作错误（即本来是好块，但还是被标记成了坏块）
- 3、BBT： bad block table ：坏块表管理。

OOB是每个页都有的数据，里面存的有ECC（当然不仅仅）；而BBT是一个FLASH才有一个；针对每个BLOCK的坏块识别则是该块第一页spare area的第六个字节。

3.3 坏块纠正

Nand flash 出错一般不会造成block 或者 page 不能读取
如果page（512Bytes）中，只有一个bit 或者几个bit 出错，ECC 能够纠正单bit错误和检测双bit错误，2bit以上不保证能检测到

3.4 补充

由于page program发现的坏块：如果变成时候出错就标记坏块，则需要把块里面的内容首先备份到新的好块里面，然后对此标记的坏块有可能本身是好块，造成”错杀“
补救方法如下：完成备份后，再将此坏块进行擦除，如果block erase 错误，则说明该坏块是一个不折不扣的坏块。
每个block（块）的第一页的spare area 的第6个字节作为坏块标记” 这个是nand 厂商的默认约定“
为什么好块用0xff 来标记： nand flash的擦除实际是将所有的块变为1，写操作也只能将1变成0