眼图测试（信号完整性测试）-嵌入式多媒体卡eMMC存储芯片
嵌入式多媒体卡eMMC存储芯片被广泛地应用在手机、平板电脑、GPS终端、电子书和其他应用微处理器的消费电子设备和工业物联网设备中。
在将eMMC芯片集成到电路设计中时经常会出现各种问题。信号的一致性测试可以帮助用户调试eMMC存储接口的信号完整性问题。本文由安信实验室小编整理有关嵌入式多媒体卡eMMC芯片基础知识及eMMC信号完整性量测案例。
01eMMC基础知识：
接口名称：eMMC英文全称：embedded MultimediaCard中文：嵌入式多媒体卡标准维护和制定：JEDEC & MultimediaCard Association（MMCA，多媒体卡协会）核心成员：JEDEC SOLID STATE TECHNOLOGY ASSOCIATION 固态存储技术协会网址：http://www.jedec.org当前规范：JESD84-B51最新版本：V5.1生效时间：2015年2月下一版本：TBD说明：eMMC封装在JESD21C标准中已有定义。包括三种BGA封装规格：11.5mm x 13mm x 1.3mm、12mm x 16mm x 1.4mm、12mm x 18mm x 1.4mm；
注：自V4.3版本开始，SPI模式被移除了，即不再支持SPI模式了。
图1 eMMC 的整体架构
02eMMC芯片信号完整性量测案例：
2.1 测试设备
No. Equipment Model
1 Oscilloscope Tektronix TDS7704B
2 Testscope P7240& P7330
2.2 测试结果
No Test Item TestResult
1 ClockSignal Pass
2 InputSignal Pass
3 OutputSignal Pass
2.3 EMMC 信号波形图及各信号测试结果
1) Signal Integrity—Clock Signal
测试信号 测试项目 规格(最小值) 规格(最大值) 单位 测试值 测试结果
CLOCK tPERIOD 5 - ns 19.96 Pass
tTLH - 0.2*tPERIOD ns 0.5498 Pass
tTHL - 0.2*tPERIOD ns 0.5887 Pass
Duty Cycle 30 70 % 49.76~50.24 Pass
VIH 0.625 * VCCQ VCCQ + 0.3 V 3.182 Pass
VIL VSS - 0.3 0.25*VCCQ V -0.01 Pass
Overshoot - - % 3.328 Pass
Undershoot - - % 5.243 Pass
2) Signal Integrity—Input Signal
测试信号 测试项目 规格(最小值) 规格(最大值) 单位 测试值 测试结果
Input CMD tISU 1.4 - ns 4.913 Pass
tIH 0.8 - ns 14.79 Pass
VIH 0.625 * VCCQ VCCQ + 0.3 V 3.284 Pass
VIL VSS - 0.3 0.25*VCCQ V -0.028 Pass
Overshoot - - % 6.06 Pass
Undershoot - - % 5.857 Pass
测试信号 测试项目 规格(最小值) 规格(最大值) 单位 测试值 测试结果
Input D0 tISU 1.4 - ns 7.036 Pass
tIH 0.4 - ns 2.883 Pass
VIH 0.625 * VCCQ VCCQ + 0.3 V 3.238 Pass
VIL VSS - 0.3 0.25*VCCQ V -0.002 Pass
Overshoot - - % 6.102 Pass
Undershoot - - % 7.376 Pass
3) Signal Integrity—Output Signal
测试信号 测试项目 规格(最小值) 规格(最大值) 单位 测试值 测试结果
Output CMD tPH 0 2*UI ns 3.706 Pass
tVW 0.575*UI - ns 19.13 Pass
VOH 0.75 * VCCQ - V 3.302 Pass
VOL - 0.125*VCCQ V -0.034 Pass
tRISE - 3 ns 1.077 Pass
tFALL - 3 ns 1.217 Pass
Overshoot - - % 6.674 Pass
Undershoot - - % 5.576 Pass
测试信号 测试项目 规格(最小值) 规格(最大值) 单位 测试值 测试结果
Output D0 tPH 0 2*UI ns 5.274 Pass
tVW 0.575*UI - ns 9.442 Pass
VOH 0.75 * VCCQ - V 3.281 Pass
VOL - 0.125*VCCQ V 0.0055 Pass
tRISE - 3 ns 0.25 Pass
tFALL - 3 ns 0.6784 Pass
tODLY - 13.7 ns 3.85 Pass
tOH 2.5 - ns 2.595 Pass
tODLYddr-Min 1.5 7 ns 2.66 Pass
tODLYddr-Max 1.5 7 ns 3.48 Pass
Overshoot - - % 7.081 Pass
Undershoot - - % 10.03 Pass
03eMMC标准接口总结如下：
Name Type1 Description
CLK I Clock
DS O/PP Data Strobe
DAT02 I/O/PP Data
DAT1 I/O/PP Data
DAT2 I/O/PP Data
DAT3 I/O/PP Data
DAT4 I/O/PP Data
DAT5 I/O/PP Data
DAT6 I/O/PP Data
DAT7 I/O/PP Data
CMD I/O/PP/OD Command/Response
RST_n I Hardware reset
VCC S Supply voltage for Core
VCCQ S Supply voltage for I/O
VSS S Supply voltage ground for Core
VSSQ S Supply voltage ground for I/O
【注】 I: input; O: output; PP: push-pull; OD: open-drain; NC: Not connected (or logical high); S: power supply.
相关名词定义：
CID: Card IDentification number register 卡识别码寄存器
CLK: Clock signal时钟信号
CMD: Command line or MultiMediaCard bus command (if extended CMDXX)
CRC: Cyclic Redundancy Check循环冗余检查
CSD: Card Specific Data register卡专有数据寄存器
DAT: Data line数据线
DSR: Driver Stage Register驱动阶段寄存器
更多眼图测试（信号完整性测试）资料或产品测试，可以百度搜索“安信实验室”
嵌入式多媒体卡eMMC存储芯片被广泛地应用在手机、平板电脑、GPS终端、电子书和其他应用微处理器的消费电子设备和工业物联网设备中。
在将eMMC芯片集成到电路设计中时经常会出现各种问题。信号的一致性测试可以帮助用户调试eMMC存储接口的信号完整性问题。本文由安信实验室小编整理有关嵌入式多媒体卡eMMC芯片基础知识及eMMC信号完整性量测案例。
01eMMC基础知识：
接口名称：eMMC英文全称：embedded MultimediaCard中文：嵌入式多媒体卡标准维护和制定：JEDEC & MultimediaCard Association（MMCA，多媒体卡协会）核心成员：JEDEC SOLID STATE TECHNOLOGY ASSOCIATION 固态存储技术协会网址：http://www.jedec.org当前规范：JESD84-B51最新版本：V5.1生效时间：2015年2月下一版本：TBD说明：eMMC封装在JESD21C标准中已有定义。包括三种BGA封装规格：11.5mm x 13mm x 1.3mm、12mm x 16mm x 1.4mm、12mm x 18mm x 1.4mm；
注：自V4.3版本开始，SPI模式被移除了，即不再支持SPI模式了。
图1 eMMC 的整体架构
02eMMC芯片信号完整性量测案例：
2.1 测试设备
No. Equipment Model
1 Oscilloscope Tektronix TDS7704B
2 Testscope P7240& P7330
2.2 测试结果
No Test Item TestResult
1 ClockSignal Pass
2 InputSignal Pass
3 OutputSignal Pass
2.3 EMMC 信号波形图及各信号测试结果
1) Signal Integrity—Clock Signal
测试信号 测试项目 规格(最小值) 规格(最大值) 单位 测试值 测试结果
CLOCK tPERIOD 5 - ns 19.96 Pass
tTLH - 0.2*tPERIOD ns 0.5498 Pass
tTHL - 0.2*tPERIOD ns 0.5887 Pass
Duty Cycle 30 70 % 49.76~50.24 Pass
VIH 0.625 * VCCQ VCCQ + 0.3 V 3.182 Pass
VIL VSS - 0.3 0.25*VCCQ V -0.01 Pass
Overshoot - - % 3.328 Pass
Undershoot - - % 5.243 Pass
2) Signal Integrity—Input Signal
测试信号 测试项目 规格(最小值) 规格(最大值) 单位 测试值 测试结果
Input CMD tISU 1.4 - ns 4.913 Pass
tIH 0.8 - ns 14.79 Pass
VIH 0.625 * VCCQ VCCQ + 0.3 V 3.284 Pass
VIL VSS - 0.3 0.25*VCCQ V -0.028 Pass
Overshoot - - % 6.06 Pass
Undershoot - - % 5.857 Pass
测试信号 测试项目 规格(最小值) 规格(最大值) 单位 测试值 测试结果
Input D0 tISU 1.4 - ns 7.036 Pass
tIH 0.4 - ns 2.883 Pass
VIH 0.625 * VCCQ VCCQ + 0.3 V 3.238 Pass
VIL VSS - 0.3 0.25*VCCQ V -0.002 Pass
Overshoot - - % 6.102 Pass
Undershoot - - % 7.376 Pass
3) Signal Integrity—Output Signal
测试信号 测试项目 规格(最小值) 规格(最大值) 单位 测试值 测试结果
Output CMD tPH 0 2*UI ns 3.706 Pass
tVW 0.575*UI - ns 19.13 Pass
VOH 0.75 * VCCQ - V 3.302 Pass
VOL - 0.125*VCCQ V -0.034 Pass
tRISE - 3 ns 1.077 Pass
tFALL - 3 ns 1.217 Pass
Overshoot - - % 6.674 Pass
Undershoot - - % 5.576 Pass
测试信号 测试项目 规格(最小值) 规格(最大值) 单位 测试值 测试结果
Output D0 tPH 0 2*UI ns 5.274 Pass
tVW 0.575*UI - ns 9.442 Pass
VOH 0.75 * VCCQ - V 3.281 Pass
VOL - 0.125*VCCQ V 0.0055 Pass
tRISE - 3 ns 0.25 Pass
tFALL - 3 ns 0.6784 Pass
tODLY - 13.7 ns 3.85 Pass
tOH 2.5 - ns 2.595 Pass
tODLYddr-Min 1.5 7 ns 2.66 Pass
tODLYddr-Max 1.5 7 ns 3.48 Pass
Overshoot - - % 7.081 Pass
Undershoot - - % 10.03 Pass
03eMMC标准接口总结如下：
Name Type1 Description
CLK I Clock
DS O/PP Data Strobe
DAT02 I/O/PP Data
DAT1 I/O/PP Data
DAT2 I/O/PP Data
DAT3 I/O/PP Data
DAT4 I/O/PP Data
DAT5 I/O/PP Data
DAT6 I/O/PP Data
DAT7 I/O/PP Data
CMD I/O/PP/OD Command/Response
RST_n I Hardware reset
VCC S Supply voltage for Core
VCCQ S Supply voltage for I/O
VSS S Supply voltage ground for Core
VSSQ S Supply voltage ground for I/O
【注】 I: input; O: output; PP: push-pull; OD: open-drain; NC: Not connected (or logical high); S: power supply.
相关名词定义：
CID: Card IDentification number register 卡识别码寄存器
CLK: Clock signal时钟信号
CMD: Command line or MultiMediaCard bus command (if extended CMDXX)
CRC: Cyclic Redundancy Check循环冗余检查
CSD: Card Specific Data register卡专有数据寄存器
DAT: Data line数据线
DSR: Driver Stage Register驱动阶段寄存器
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