eMMC主机控制器设计与研究

《eMMC主机控制器设计与研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文eMMC主机控制器设计与研究作者姓名卢腾辉学科专业微电子学与固体电子学指导教师贺小勇副教授所在学院电子与信息学院论文提交日期2018年4月DesignandResearchoneMMCHostControllerADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LuTenghuiSupervisor：Prof.HeXiaoyongSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号∶TN492学校代号∶10“1写∶谔手∶201520108331华南理工

2、大学硕士学位论文eMMC主机控制器设计与研究作者姓名:卢腾辉指导教师姓名、职称:贺小勇副教授申请学位级别:工学硕士学科专业名称:微电子学与固体电子学研究方向:集成电路设计论文提交日期rz●/y年饣月〃日论文答辩日期:z。″年彡月午日学位授予单位:华南理工大学学位授予日期:年月日答辩主席委员摘要随着安防市场高清化趋势加剧，安防监控芯片对外部存储器速度和容量的要求也不断提高。eMMC（EmbeddedMulti-MediaCard）凭借容量大、速度快、使用简便、安全性高等优异性能成为安防芯片外部存储升级的首选，相应主机控制器的开发也成为业内关注的焦点。目前安防芯片领域

3、的eMMC主机控制器设计方案还比较落后，尤其对eMMC5.1规范的支持仍然非常欠缺。本文针对实际应用需求，研究设计了一款基于AMBA3.0总线，符合eMMC5.1协议规范，集成于安防监控芯片中的eMMC主机控制器，用于实现SoC芯片与eMMC设备之间的通信，能够满足安防监控芯片对于大容量高清视频数据实时存储的需求，对设计高性能SoC芯片，提升系统外部存储性能具有重要的应用意义。本设计深入研究了eMMC、APB、AXI协议，力求达到最优的性能、兼容性和健壮性。eMMC主机控制器全面支持eMMC5.1协议，主要创新成果包括：（1）基于eMMC5.1协议的新特性，在硬件

4、上实现了命令排队功能，有助于改善频繁碎片化存取操作的性能。（2）控制器中设置了自动命令寄存器，能够在一个命令完成后自动开启下一命令的发送，简化了eMMC协议中常用组合命令的发送。（3）针对eMMC数据传输的特点，控制器外接2块512字节的单口RAM作为数据缓冲，采用乒乓操作减小数据传输延时。RTL代码通过了全面严格的功能仿真验证，确保了功能的正确性与可行性；在TSMC90nmCMOS工艺下综合总面积为118670.808052µm2；经过静态时序分析，模块工作时钟成功达到目标频率400MHz。本设计在功能、面积、时序上都取得了良好的表现，能够充分发挥eMMC5.1

5、的特性，提升安防芯片的外部存储性能。关键词：安防芯片；接口；eMMC；AMBA；命令排队IABSTRACTWiththeintensificationofthesecuritymarket'shigh-definitiontrend,thesecuritychip'srequirementsforthespeedandcapacityofexternalmemoryarealsoincreasing.Withtheadvantagesoflargecapacity,highspeed,easeofuse,andhighsecurity,eMMChasbecomet

6、hefirstchoiceforsecuritychipexternalstorageupgrades.ThedevelopmentofeMMChostcontrollershasalsobecomethefocusintheindustry.Atpresent,thedesignandimplementationoftheeMMChostcontrollerinthefieldofsecuritychipsisstilllaggingbehind,especiallyintermsofsupportfortheeMMC5.1specification.Thisp

7、aperaimsattheactualapplicationrequirements,researchesanddesignsaneMMChostcontrollerbasedonAMBA3.0bus,whichconformstotheeMMC5.1protocolspecificationandisintegratedinthesecuritymonitoringchip.ItisusedtorealizethecommunicationbetweentheSoCandtheeMMCdevice,satisfyingtheneedforreal-timesto

8、rageo