眼圖測試（訊號完整性測試） - 嵌入式多媒體卡 eMMC 儲存晶片

嵌入式多媒體卡eMMC儲存晶片 被廣泛地應用在手機、平板電腦、GPS終端、電子書和其他應用微處理器的消費電子裝置和工業物聯網裝置中。

在將eMMC晶片整合到電路設計中時經常會出現各種問題。訊號的一致性測試可以幫助使用者除錯eMMC儲存介面的訊號完整性問題。本文由安信實驗室小編整理有關嵌入式多媒體卡eMMC晶片基礎知識及eMMC訊號完整性量測案例。
01 eMMC基礎知識：
介面名稱：eMMC英文全稱： embedded MultimediaCard 中文：嵌入式多媒體卡標準維護和制定： JEDEC & MultimediaCard Association （ MMCA ，多媒體卡協會）核心成員： JEDEC SOLID STATE TECHNOLOGY ASSOCIATION 固態儲存技術協會網址：當前規範：JESD84-B51最新版本：V5.1生效時間：2015年2月下一版本：TBD說明：eMMC封裝在JESD21C標準中已有定義。包括三種BGA封裝規格：11.5mm x 13mm x 1.3mm、12mm x 16mm x 1.4mm、12mm x 18mm x 1.4mm；
注：自V4.3版本開始，SPI模式被移除了，即不再支援SPI模式了。

圖1 eMMC 的整體架構

02 eMMC晶片訊號完整性量測案例：

2.1 測試裝置

No.	Equipment	Model
1	Oscilloscope	Tektronix TDS7704B
2	Testscope	P7240& P7330

2.2 測試結果

No	Test Item	TestResult
1	ClockSignal	Pass
2	InputSignal	Pass
3	OutputSignal	Pass

2.3 EMMC 訊號波形圖及各訊號測試結果

1) Signal Integrity—Clock Signal

測試訊號	測試專案	規格 ( 最小值 )	規格 ( 最大值 )	單位	測試值	測試結果
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

測試訊號	測試專案	規格 ( 最小值 )	規格 ( 最大值 )	單位	測試值	測試結果
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

測試訊號	測試專案	規格 ( 最小值 )	規格 ( 最大值 )	單位	測試值	測試結果
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

測試訊號	測試專案	規格(最小值)	規格(最大值)	單位	測試值	測試結果
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

測試訊號	測試專案	規格 ( 最小值 )	規格 ( 最大值 )	單位	測試值	測試結果
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

03 eMMC標準介面總結如下：

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.

相關名詞定義：

CID: Card IDentification number register 卡識別碼暫存器

CLK: Clock signal 時鐘訊號

CMD: Command line or MultiMediaCard bus command (if extended CMDXX)

CRC: Cyclic Redundancy Check 迴圈冗餘檢查

CSD: Card Specific Data register 卡專有資料暫存器

DAT: Data line 資料線

DSR: Driver Stage Register 驅動階段暫存器

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