發(fā)布時(shí)間：2017-06-03 07:18

  本文關(guān)鍵詞：安全SOC芯片中eMMC主接口的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：SOC技術(shù)正在集成電路領(lǐng)域引發(fā)著一場(chǎng)前所未有的變革。SOC系統(tǒng)將電路系統(tǒng)的可靠性、低功耗等都考慮在內(nèi)，把許多以前需要在系統(tǒng)中解決的問(wèn)題在IC的設(shè)計(jì)階段就得以實(shí)現(xiàn)，因此SOC系統(tǒng)必然會(huì)成為超大規(guī)模集成電路發(fā)展的主流和趨勢(shì)。 隨著信息技術(shù)的發(fā)展，對(duì)信息安全的要求越來(lái)越高，安全芯片以其高性能和高安全性的優(yōu)勢(shì)逐步取代了軟件的加密方式，并且在SOC技術(shù)成為IC設(shè)計(jì)領(lǐng)域的主流之后，安全SOC芯片也得到了高速的發(fā)展。在安全SOC芯片中可以集成多種通用安全算法，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)加密技術(shù)的需求。在安全SOC芯片上需要一些高速、安全的外接接口，以實(shí)現(xiàn)信息的安全存儲(chǔ)，因此，安全存儲(chǔ)類芯片成為了安全芯片發(fā)展的一大應(yīng)用領(lǐng)域，可以說(shuō)這一領(lǐng)域與我們的日常生活息息相關(guān)。 eMMC（embedded Multimedia Card）芯片是市場(chǎng)上目前主流的嵌入式存儲(chǔ)設(shè)備，是在SD卡的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)，主要是針對(duì)手機(jī)等便攜式設(shè)備應(yīng)用的新一代的記憶設(shè)備，以容量大、傳輸速度快和安全性高的優(yōu)勢(shì)備受青睞。eMMC芯片都遵循標(biāo)準(zhǔn)的eMMC協(xié)議，該協(xié)議是由三星主導(dǎo)的國(guó)際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，擁有遵循該協(xié)議接口的主機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)eMMC芯片的訪問(wèn)。 驗(yàn)證是SOC設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，占用了SOC整個(gè)設(shè)計(jì)的大部分時(shí)間，只有經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格的驗(yàn)證才能提高芯片的流片成功率。本設(shè)計(jì)不僅對(duì)RTL代碼進(jìn)行了全面的功能驗(yàn)證，在布局布線后進(jìn)行了嚴(yán)格的后仿，而且還進(jìn)行了FPGA的驗(yàn)證，經(jīng)過(guò)這些驗(yàn)證確保了設(shè)計(jì)的正確性。 本文的研究工作取得了以下創(chuàng)新性成果： 首次在安全SOC芯片上實(shí)現(xiàn)了eMMC通信接口的協(xié)議。本文在充分研究eMMC4.5協(xié)議的基礎(chǔ)上，結(jié)合SOC芯片和eMMC芯片的特點(diǎn)和應(yīng)用，對(duì)軟硬件在對(duì)功能的實(shí)現(xiàn)上經(jīng)過(guò)全面的分析，進(jìn)行了合理的劃分，達(dá)到了在通信性能和應(yīng)用靈活性上的最佳協(xié)調(diào)。 在接口的硬件上實(shí)現(xiàn)了跨時(shí)鐘域的設(shè)計(jì)。本文在設(shè)計(jì)中對(duì)不同時(shí)鐘源的系統(tǒng)時(shí)鐘和通信時(shí)鐘進(jìn)行了跨時(shí)鐘域的處理，這樣的設(shè)計(jì)有利于提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣�，，并且可以更方便的在不同的SOC芯片中實(shí)現(xiàn)，提高了設(shè)計(jì)的可移植性。 通過(guò)軟硬件的協(xié)同設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了靈活而全面的錯(cuò)誤檢測(cè)機(jī)制。由于不同的eMMC設(shè)備在設(shè)計(jì)水平和制造工藝上存在差異，在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤和超時(shí)情況就會(huì)有所區(qū)別，本設(shè)計(jì)的接口在應(yīng)用時(shí)可通過(guò)具體的需要進(jìn)行靈活的配置，實(shí)現(xiàn)合理的錯(cuò)誤檢測(cè)機(jī)制。
【關(guān)鍵詞】：SOC芯片 eMMC主接口 驗(yàn)證 FPGA
【學(xué)位授予單位】：遼寧大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP334.7;TN402
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-16
• 第1章 緒論16-18
• 1.1 課題的研究背景與意義16-17
• 1.2 論文的主要內(nèi)容和章節(jié)安排17-18
• 第2章 eMMC 協(xié)議簡(jiǎn)介18-36
• 2.1 eMMC 設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)18-20
• 2.1.1 設(shè)備的功能引腳定義18-19
• 2.1.2 設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)19-20
• 2.2 eMMC 設(shè)備內(nèi)部寄存器的介紹20-21
• 2.2.1 設(shè)備的識(shí)別寄存器（CID）20
• 2.2.2 設(shè)備的操作條件寄存器（OCR）20-21
• 2.2.3 設(shè)備的相對(duì)地址寄存器（RCA）21
• 2.2.4 設(shè)備的驅(qū)動(dòng)寄存器（DSR）21
• 2.2.5 設(shè)備的專用數(shù)據(jù)寄存器（CSD）21
• 2.2.6 設(shè)備的擴(kuò)展專用數(shù)據(jù)寄存器（EXT_CSD）21
• 2.3 eMMC 設(shè)備的工作模式分析21-26
• 2.3.1 引導(dǎo)操作模式22-23
• 2.3.2 設(shè)備的識(shí)別操作模式23-24
• 2.3.3 中斷傳輸模式24-25
• 2.3.4 數(shù)據(jù)傳輸模式25-26
• 2.3.5 非活動(dòng)狀態(tài)26
• 2.4 eMMC 的命令和應(yīng)答26-29
• 2.4.1 命令26-27
• 2.4.1.1 命令的類型26
• 2.4.1.2 命令的格式26-27
• 2.4.2 應(yīng)答27-28
• 2.4.3 命令和應(yīng)答的時(shí)序28-29
• 2.4.3.1 命令和應(yīng)答之間的時(shí)序28
• 2.4.3.2 兩條命令之間的時(shí)序28-29
• 2.5 eMMC 的數(shù)據(jù)傳輸29-34
• 2.5.1 數(shù)據(jù)的傳輸格式29-30
• 2.5.2 數(shù)據(jù)的讀取30-32
• 2.5.2.1 數(shù)據(jù)塊的讀30-31
• 2.5.2.2 讀數(shù)據(jù)塊的時(shí)序31-32
• 2.5.3 數(shù)據(jù)的寫(xiě)入32-34
• 2.5.3.1 數(shù)據(jù)塊的寫(xiě)32-33
• 2.5.3.2 寫(xiě)操作的時(shí)序33-34
• 2.6 數(shù)據(jù)傳輸?shù)腻e(cuò)誤保護(hù)34-35
• 2.6.1 CRC735
• 2.6.2 CRC1635
• 2.7 本章總結(jié)35-36
• 第3章 eMMC 通信接口的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)36-65
• 3.1 eMMC 接口功能特性的概述36-38
• 3.1.1 只支持主模式36
• 3.1.2 支持三種數(shù)據(jù)總線寬度的模式36
• 3.1.3 支持 eMMC 設(shè)備和 SD 卡的通信36-37
• 3.1.4 芯片可編程給設(shè)備的輸出時(shí)鐘37
• 3.1.5 支持錯(cuò)誤檢測(cè)功能37
• 3.1.6 支持中斷請(qǐng)求功能37-38
• 3.1.7 支持低功耗模式38
• 3.2 eMMC 接口的系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)38-40
• 3.2.1 eMMCI 模塊的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖38-39
• 3.2.2 MLB 總線接口模塊39
• 3.2.3 系統(tǒng)信號(hào)模塊39
• 3.2.4 中斷控制模塊39
• 3.2.5 PAD 接口模塊39-40
• 3.2.6 數(shù)據(jù) RAM 的接口模塊40
• 3.3 eMMC 接口的模塊級(jí)設(shè)計(jì)40-64
• 3.3.1 時(shí)鐘及復(fù)位控制模塊的設(shè)計(jì)40-41
• 3.3.1.1 時(shí)鐘模塊的設(shè)計(jì)40-41
• 3.3.1.2 復(fù)位控制模塊的設(shè)計(jì)41
• 3.3.2 同步電路的設(shè)計(jì)41-45
• 3.3.2.1 亞穩(wěn)態(tài)的基本概念42
• 3.3.2.2 控制信號(hào)的同步42-43
• 3.3.2.3 狀態(tài)信號(hào)的同步43-45
• 3.3.3 MLB 總線接口模塊的設(shè)計(jì)45-48
• 3.3.4 CRC 校驗(yàn)?zāi)K的設(shè)計(jì)48-49
• 3.3.4.1 CRC7 的實(shí)現(xiàn)48
• 3.3.4.2 CRC16 的實(shí)現(xiàn)48-49
• 3.3.4.3 發(fā)送方與接收方的處理49
• 3.3.5 命令的發(fā)送及應(yīng)答的接收模塊的設(shè)計(jì)49-52
• 3.3.5.1 命令幀的發(fā)送49-50
• 3.3.5.2 等待應(yīng)答的接收及超時(shí)檢測(cè)50
• 3.3.5.3 應(yīng)答幀的接收50-51
• 3.3.5.4 命令事務(wù)狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)51-52
• 3.3.6 數(shù)據(jù)的發(fā)送及接收模塊的設(shè)計(jì)52-60
• 3.3.6.1 數(shù)據(jù)的發(fā)送53-54
• 3.3.6.2 數(shù)據(jù)的接收54-55
• 3.3.6.3 引導(dǎo)操作的設(shè)計(jì)55-56
• 3.3.6.4 數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)下超時(shí)的檢測(cè)及報(bào)告設(shè)計(jì)56-57
• 3.3.6.5 數(shù)據(jù)傳輸時(shí)自動(dòng)發(fā)送停止命令的設(shè)計(jì)57-58
• 3.3.6.6 數(shù)據(jù)事務(wù)的狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)58-60
• 3.3.7 中斷請(qǐng)求模塊的設(shè)計(jì)60-61
• 3.3.8 RAM 接口模塊的設(shè)計(jì)61-62
• 3.3.9 PAD 模塊的設(shè)計(jì)62-63
• 3.3.10 本設(shè)計(jì)的低功耗設(shè)計(jì)63-64
• 3.3.10.1 模塊使能時(shí)鐘63
• 3.3.10.2 門控時(shí)鐘技術(shù)的運(yùn)用63-64
• 3.4 本章總結(jié)64-65
• 第4章 仿真結(jié)果與分析65-84
• 4.1 功能仿真65-80
• 4.1.1 時(shí)鐘及復(fù)位控制模塊的驗(yàn)證65-67
• 4.1.1.1 時(shí)鐘控制模塊的驗(yàn)證65-66
• 4.1.1.2 復(fù)位功能模塊的驗(yàn)證66-67
• 4.1.2 CRC 校驗(yàn)?zāi)K的驗(yàn)證67-68
• 4.1.2.1 CRC7 的驗(yàn)證67
• 4.1.2.2 CRC16 的驗(yàn)證67-68
• 4.1.3 命令傳輸功能的驗(yàn)證68-71
• 4.1.3.1 無(wú)應(yīng)答命令的驗(yàn)證68-69
• 4.1.3.2 48 位長(zhǎng)度應(yīng)答命令的驗(yàn)證69-70
• 4.1.3.3 136 位長(zhǎng)度應(yīng)答命令的驗(yàn)證70-71
• 4.1.3.4 帶忙狀態(tài)的命令的驗(yàn)證71
• 4.1.4 數(shù)據(jù)傳輸功能的驗(yàn)證71-76
• 4.1.4.1 引導(dǎo)操作的驗(yàn)證71-73
• 4.1.4.2 普通數(shù)據(jù)傳輸?shù)尿?yàn)證73-76
• 4.1.5 錯(cuò)誤檢查機(jī)制的驗(yàn)證76-79
• 4.1.5.1 CRC 錯(cuò)誤的檢查機(jī)制驗(yàn)證76-78
• 4.1.5.2 超時(shí)錯(cuò)誤的檢查機(jī)制驗(yàn)證78-79
• 4.1.6 中斷功能的驗(yàn)證79-80
• 4.2 后提取驗(yàn)證80
• 4.3 FPGA 驗(yàn)證80-83
• 4.4 本章總結(jié)83-84
• 第5章 結(jié)束語(yǔ)84-85
• 致謝85-86
• 參考文獻(xiàn)86-88
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及參加科研情況88-89

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

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  本文關(guān)鍵詞：安全SOC芯片中eMMC主接口的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：417552