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智能平板彩电中的eMMC电路特点与故障检修
来源:家电维修  作者:佚名  2018-11-08 09:59:27



    eMMC(Embedded Multi Media Card)是嵌入式多媒体卡的简称,主要是针对智能手机和平板的电路特点而设计的。通俗地讲:eMMC是在NAND Flash存储器的基础上增加了一个控制芯片,并预留了一个标准接口,最后以BGA方式封装而成的一个器件,如图1所示。

    一、eMMC芯片特点概述
    虽然NAND Flash存储器具有容量大、读写数据快的优点,且引脚定义相近,但不同厂家的NAND Flash存储器兼容性差,这无疑增加了主板的开发难度。在此背景下,eMMC出现了。
    eMMC芯片(并非存储卡)采用MMC协会制订的内嵌式存储器标准,内部由高密度的NANll Flash、控制器和MMC标准接口组成,如图2所示。

    eMMC和CPU的通讯方式与NAND Flash存储器相同,采用8根数据线和几根控制线的方式,通过虚拟地址并借助eMMC内部的控制器对存储单元进行读写操作。由于eMMC内部控制器的桥梁作用,使得不同厂家的eMMC具有很强的兼容性。eMMC接口速度高达52MBytes/s,接口电压为1.8V或3.3V,并具有快速、稳定、可升级、互换性强等优点,现已大量用于平板彩电中。
    eMMC芯片的主要品牌有三星、闪迪、金士顿、东芝、创见(Transcend)、海力士(Hynix)、镁光(Micron)等,存储容量为512MB-256GB。它的封装形式主要有BGA221、BGA186/162、13GA153/169,前两种主要用于电脑与数码产品中,后一种多用于手机与音视频设备中。
    采用BGA153/169封装的eMMC芯片规格有11.5mm×13mm、12mm×16mm、12mm×18mm、14mm×18rnm,它们的引脚功能相同,印制板点位图(芯片在印制板上的焊脚分布)及功能如图3所示。在智能彩电中通常采用11.5mm×13nim的。

近年来,eMMC规格标准正在快速推进,年7月29日,三星公司量产出全球首款eMMC5.0存储产品,现已推进到eMMC 5.1。page_break]

    二、eMMC的内部分区
    在早期的智能彩电中,多由NOR Flash、NAND Flash分别存储引导程序和主程序。由于NOR Flash读/写速度慢、稳定性不高,所以许多新型的智能彩电都改用高速、稳定的eMMC,既存储引导程序,又存储主程序。
    eMMC有BOOT 1、BOOT2、User和EXT_CSD四个区,如图4所示。从理论上来讲,引导程序(MBOOT)放在BOOT区,主程序放在Use:区,但实际应用分布需视主芯片方案而定:在MTK和RTD芯片方案中,引导程序放在Use:区;在Msta:芯片方案中,引导起始地址在BOOT1区;在MSD6A838方案中,BOOT1区中放引导起始地址,BOOT2区中放Msta:魔法钥匙(目前最高级的加密算法)。

    EXT_ CSD为eMMC的扩展寄存器,主要作用有一是选择启动位置,即选择MBOOT开始位置在哪个区。在Msta:单eMMC芯片方案中,MBOOT开始位置在BOOT1区;在MTK单eMMC芯片方案中,MBOOT开始位置在Use:区初始位置。二是选择启动位宽,启动位宽有8bit、4bit、lbit三种,并有高速/标准速度选择项,组合起来有6种。三是选择复位模式:外部和内部复位模式。page_break]

    三、eMMC与DDR3的区别
    eMMC与DDR3(第3代双倍速率同步动态随机存储器)均为智能平板彩电中的存储器件,都采用BGA封装,外形相近,且大多数智能彩电在开机时均会对eMMC与DDR3进行检测,但它们属于不同类型,主要有以下区别:
    1.用途不同
    eMMC主要用于存储数据,常称“存储内存”;DDR主要用于数据运算,常称为“运行内存”。
    2.存储性质不同
    eMMC是非易失性存储器,不论在通电状态还是在断电状态下,数据都是可以存储的;而DDR3是易失性存储器,断电时数据立即丢失。
    3.存储容量不同
    eMMC的存储容量要比DDR3(当下主流内存)大三四倍。DDR3的容量较小,多为2GB-8GB、eMMC的容量多为32GB,甚至更大。
    4.运行速度不同
    DDR3的运行速度要比eMMC快得多。DDR3的工作电压为1.5V,内存时钟频率为400MHz-800MHz,每只管脚的数据传输速率为800Mbps-1600Mbpso eMMC 4.4的数据读取速度约为104Mbps、eMMC4.5的速度约为200Mbps、eMMC5.0的速度约为400Mbps,最新的eMMC5.1的数据读取速度理论值约为600Mbps。
    提示:bps(bits per second)是数据传输速率的单位,即比特率、比特/秒、位/秒、每秒传送位数。page_break]

    四、eMMC电路特点
    虽然eMMC的引脚较多,但eMMC与主芯片之间的通讯电路并不复杂,如图5所示,其关键引脚标注及功能见表1。



    若用编程器在线读/写eMMC,需先找到它的VCC、GND 、CLK、CMD和DTA0(或D0)端子对应的线路焊点,再接上导线进行读/写,这种方法常称作“飞线读写法”。但要想找到这5个端子所对应的连线焊点并非易事,尤其是无图纸时。下面对这5个端子的线路特点作介绍,供维修时参考。
    eMMC的VCC端通常外接一只2.2RF的贴片滤波电容,如图6中的C540,该电容的两端就可作为VCC端和GND端的连接点。值得注意的是,部分主板的3.3V供电不仅供给eMMC,同时还供给了其他芯片,总电流较大。因此,在线读/写eMMC时,最好用原机的3.3V电源,或者外接大功率的3.3V电源单独供电。

    CLK端通过一只数十欧姆的贴片电阻与主芯片相连,一般没有上拉电阻,并且部分主板上还预留有电容引脚焊盘,如图7所示(图中eMMC芯片为东芝4GB eMMC4.5)。

    在eMMC上电初始化时,CLK端会有数百千赫兹的时钟信号;在与主芯片进行数据通讯时,该端则会出现数十兆赫兹的时钟信号。根据这个特点,用示波器或者频率计就可找出CLK端。
    CMD端和数据(DATO-DAT7)端通常会通过一只0Ω的贴片电阻(或直接通过铜箔)与主芯片相连,并安装有上拉电阻。根据这一特点,先找到CMD端和数据端,然后用示波器或者频率计测量这些端子的波形或频率,若在eMMC上电初始化时出现数百千赫兹的时钟信号,则该端为CMD端,其余端子为数据端。确定数据端后,找到对应的8只排阻,D0端一般位于排阻的最上边或最下边,试着读/写几次就可判断出来。
    注意:在用编程器飞线读写eMMC时,VC-CQ(或VCCIO)的值需正确选择(3.3V或1.8V)、若选择错误,则会读写错误。若离线读写eMMC、则不用选择VCCQ(或VCCIO)的值,默认3.3V即可。
 

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