什么是烧录？宏旺半导体ICMAX 解答eMMC芯片烧录困境

烧录这个词对没有接触存储行业的朋友来说是相当陌生的，单看字面意思并不是很好理解，宏旺半导体今天就用一种通俗易懂的方式给大家解答下，烧录可以简单理解为使用刻录机把数据刻录到刻录盘，放在以前会有CD、DVD两种刻录盘，如果是80、90后应该对这两种盘印象深刻，以前都是用影碟机来看剧或者是打游戏。科技飞速发展，电子产品更新换代日新月异，很多东西都渐渐被淘汰，现在的烧录更多的是指将程序对应的机器码写入IC或是单片机以实现相应的功能，eMMC烧录也是如此。

随着智能手机、平板电脑等智能终端性能的快速提升，以及智能硬件设备的应用普及，设备对存储器件的要求越来越高。曾经的华为P10闪存门让更多人了解到了eMMC，但是在eMMC广泛应用的同时，eMMC海量烧录的困境真的被人所了解吗?今天ICMAX就和大家来说说。

从智能手机、平板电脑等个人智能终端设备，到车载导航、学习机、电子书、游戏机、广告机等嵌入式智能硬件产品，近几年来，借助智能化的浪潮，eMMC需求不断高涨。eMMC方便、轻小、简单、不占空间、开发容易的优点也广泛为大家熟知。但是早期的存储IC由于容量小，协议算法简单，编程速度要求不高，一般的编程器就足以轻松应付，但是对于近年来推出的新工艺，大容量的、高速的eMMC，传统的编程器很难满足要求，一方面是水涨船高的海量生产烧录需求，一方面又是传统烧录方案的捉襟见肘。

eMMC类型的芯片容量很大，常见的一般有4G byte、8G byte和16G byt，目前最大的甚至达到了256G byte；eMMC类型的芯片对高速信号的要求极其严格，有很多高速的eMMC的读、写的速度达100M以上，那么要求的编程器硬件对处理高速信号的性能就很高了。

大多数工程师认为，既然eMMC内部有控制器，不用考虑ECC和坏块管理策略，那么全当成普通的Flash那样烧写。事实上，这样做法是“想当然”的照搬了之前Flash的使用方法。那么，有些人就纳闷了，既然烧写检验没问题，为什么会跑不起来，进而第一步就怀疑是不是烧录器的问题。

那就要从eMMC芯片的结构进行剖析：

eMMC芯片中有三个分区，分别是Boot1、Boot2和User Area区。

eMMC烧写，与其他任何Flash的烧录都不一样，Boot区是单独有寻址地址的，因此，必须注意如下两个关键步骤：

一、烧写数据：包括Boot1、Boot2和User Area区的数据。

二、设置寄存器：主要设置EXT_CSD寄存器，设置Boot加载规则，这需要根据实际的方案来设置。

常见的几种烧录类型有：

一、纯脱机烧录

传统编程器由于平台框架上的设计限制，对于eMMC类型的芯片无法满足脱机烧录要求,必须要借助PC机联合操作，用户既可以在SD卡上建立多个烧录工程，也可以满足同一个SD卡在不同的烧录器上烧写。

图1 纯脱机烧录

二、多通道烧录

传统厂家的编程器，受限于硬件框架设计，无法满足多通道烧录，一般都只能支持单通道或者4通道烧录，即使个别厂家的能支持上8个或者8个以上通道烧录的，一般都采用了级联式或者设计为eMMC专烧编程器，甚至有的不惜牺牲烧写速度为代价，实现多通道烧录！

图2 多通道烧录的【母片拷贝】模式

三、多功能烧录

传统编程器支持的烧录eMMC功能，例如基本功能：【文件分析】、【母片分析】和【母片拷贝】功能。

1.普通模式

支持【调入文件】、【文件分析】和【母片分析】功能；【调入文件】和【文件分析】功能，只针对eMMC的User区域的烧录，要是用户需要烧写boot区域和ExtCSD寄存器，还得需要专业的软件工程师来指导配置，而【母片分析】功能，用户仅需提供一颗正常运行的eMMC芯片作为母片，无需关心是否需要boot区域和ExtCSD寄存器配置，母片分析成功之后，即可实现一拖八烧录。

2.高速模式

高速模式所支持的烧录功能与普通模式一样，只是高速模式对编程器硬件所使用的存储SD卡要求很高(必须使用编程器原厂提供的SD卡)；使用高速模式，可以极大地提高编程器硬件对eMMC的烧写速度。

3.拷贝模式

支持【母片拷贝】功能，用户仅需提供一颗正常运行的eMMC芯片作为母片(放置在编程器的第一通道上)，无需关心是否需要boot区域和ExtCSD寄存器配置，且操作极为简单，使用方便灵活，具备即烧即走的特点。

四、自动化烧录

传统编程器都是人工操作的，即每一个通道烧录完成之后，都需要操作人员人为按压每个烧写座来取、放芯片，该种模式下，增加操作人员的劳力，严重影响生产效率。

在烧录过程中，编程器对烧录eMMC有着极大的优势，既有速度的优势，也有操作灵巧的优势，好的烧录就能让eMMC跑起来更流畅啦

存储芯片 emmc、Nand flash、Nor flash之间有什么区别

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：

(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：

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：

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

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。

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1要么修好主板2无法修改主板可以强拆flash芯片下来读数据,一般数据恢复的地方有这种设备:eMMC153/eMCP162/eMCP221/529转USB测试座烧录座字库读写座socke.....