浅谈EMMC电路设计之EMMC上电时序设计

一:供电电源时序
emmc 的供电有两种模式,且分两路工作,有 vcc 和 vccq。在规范上,上电时序是有要求的。
emmc 上电时序
开始上电时,vcc 或 vccq 可以第一个倾斜上升,或者是两者同时上升;同时,每个电源电压上电时间应该是小于指定的时间 tpru(tpruh,tprul 或 tpruv)。高电压多媒体卡:tpru 的最大值为 35ms,双电压多媒体卡:tprul 最大值为 25ms,tpruh 最大值为 35ms。
在电路的设计中,应该使用合适的滤波电容,用于缓冲电流峰值。对于电源滤波电容,应该采用大小电容并联的方式,且大电容的值不小于 2.2uf,为了更好的降低电源的噪声,在电源的干路中串联磁珠等滤波器件。
emmc 上电时序
开始上电时,vcc 或 vccq 可以第一个倾斜上升,或者是两者同时上升;同时,每个电源电压上电时间应该是小于指定的时间 tpru(tpruh,tprul 或 tpruv)。高电压多媒体卡:tpru 的最大值为 35ms,双电压多媒体卡:tprul 最大值为 25ms,tpruh 最大值为 35ms。
在电路的设计中,应该使用合适的滤波电容,用于缓冲电流峰值。对于电源滤波电容,应该采用大小电容并联的方式,且大电容的值不小于 2.2uf,为了更好的降低电源的噪声,在电源的干路中串联磁珠等滤波器件。
二:总线信号线负载电容和上拉电阻
emmc 总线的每一条线的总电容 cl 是总线主控器电容 chost,总线电容 cbus 本身,这条线连接到该卡的电容 ccard 的总和。
cl = chost + cbus + ccard
并要求主机和总线电容的总和不超过 20 pf。
1.2v 和 1.8v 的电源接口,推荐的最大上拉 50kohm。3v 的供电,可以使用全范围可达 100kohms。
推荐的 creg 值与 e•mmc 设备供应商之间可能会有所不同。需确认最大值与 e•mmc 厂商的电容准确性,因为在 e•mmc 内的调节器的电气特性受电容波动的影响。
三:具体电路的原理图设计
对于存储器的电路设计,主要考虑的问题是总线信号的完整性,不好的电路可能会导致反射、串扰、轨道坍塌、emi 问题,因此,在电路的原理图设计中,应该根据芯片的具体参数及总线规范来设计电路,只要原理图设计合理了,再通过合理的 pcb 布局布线,就能使系统的不稳定因素降到最低。
3.1:根据芯片资料可知,芯片的 vddi 引脚需要外接一个电容,这个电容取值的大小有限制,一般为:min 0.1uf,max 1uf。
3.2:电源电路的滤波,采用大小电容并联的方式,同时在干路中串联磁珠等滤波器件,保证电源信号的质量,大电容的值应该大于 2.2uf,小电容可以在 0.1uf 左右。
3.3:由于是总线操作,所以在电路的设计中,必须考虑总线上信号的状态,虽然 e.mmc 有内部上拉电阻,但一旦数据开始传输,这些内部的上拉电阻都会自动断开,故需要外接上拉电阻,保证在睡眠模式下信号电平固定,不会出现在悬浮状态。上拉电阻的大小资料给出了一定的范围,同时会根据工作电压的模式有所要求,对于 dat0-dat7 和复位端的上拉电阻,采用 50kω左右的电阻,考虑价格,一般采用 51k 电阻,既能满足 1.7-1.95v 的供电需求,也能满足 2.7-3.6v 的供电需求;对于命令线,采用 10kω左右的上拉电阻,因为 emmc 读写操作都是通过命令发起的,它应该具有比较大的驱动能力。
3.4:经过测试发现,在总线操作的整个电路中,每一根数据线上的信号都有一定的过冲和下冲,这严重影响信号的完整性,使数据传输错误。这很大一个原因是因为电路的阻抗不匹配造成的,经测试,经过一定的阻抗匹配后,信号的过冲和下冲明显减少。
3.5: 采用串联电阻实现阻抗匹配,对于串联电阻的方法,首先它起到阻抗匹配的作用,因为信号源的阻抗很低,跟信号线之间阻抗不匹配,串联一个电阻后,可以改善匹配情况,以减少反射,避免振荡等;同时由于信号通信的频率较高,会引入很多的高频噪声,串联电阻会跟信号线的分布电容及负载的输入电容形成一个 rc 电路,这样就会降低信号边沿的陡峭程度,对信号具有一定的滤波、降低噪声的效果。
3.6:对于串联电阻大小的选择,需要根据芯片提供的具体资料来决定,一般总线上串联的电阻都不是很大,像三星的推荐值在 0-47ω,选择的是 27ω。因此在所有的总线信号线上,每一根信号线我们都可以串联一个小电阻进去。对于电阻的摆放,时钟上的应该源端匹配,而对于双向的数据线,理论上源端和终端都应该串联,但考虑电路的实际运用及器件的使用数量,一般在终端匹配。


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