智能平板彩电中的eMMC电路特点与故障检修 - 华玉电器维修

    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。