FPGA的eMMC嵌入式阵列存储系统设计

摘要: 本文实现了一种嵌入式阵列存储系统,以具有体积优势、性能优势以及价格优势的eMMC嵌入式多媒体卡为存储介质,基于FPGA使用硬件逻辑实现读写控制器,并给出软件仿真以及硬件测试结果。同时控制8片存储芯片扩展容量,在速度提高方面使用了GTX高速收发器。和单片存储系统对比,本设计系统具有海量存储、高速读写等特点。

引言
eMMC(Embedded MultiMedia Card)是嵌入式多媒体卡的简称[1]。当前,移动终端,尤其是手机,平板以及军用控制器等手持设备,对存储系统都要求高速以及海量,并且一个重要条件是体积小。设计基于FPGA的eMMC控制器有以下几个优点:体积小,对便携性要求严格的移动终端有很好的支持力,接口速度达到50 MB,符合便携设备对访问速度的要求,满足大容量系统的需求;控制器采用FPGA硬件逻辑实现,提高系统兼容性。

1eMMC阵列系统总体方案
该阵列系统主要在Xilinx公司的Virtex 6系列FPGA芯片XC6VLX240中实现控制器模块,生成各级FIFO,以及为控制器、FIFO、eMMC芯片提供各种需求的时钟电路。同时,该阵列系统使用GTX收发器作为数据传输的工具,使得系统具备高传输速率的特点。

本文选择Micron的eMMC芯片,芯片型号为MTFC64GJV DN4M IT,该芯片遵循JEDEC标准协议5.0。由于当前eMMC芯片的存储容量有限,大容量系统必须使用多个eMMC来达到要求,这里选择8片eMMC芯片,每片eMMC芯片的存储容量为64 GB。对所有芯片的读取方式有并行和串行两种。如果采用串行的存储方式,对芯片一块一块地存储,势必对读写速度有很大限制,因此本文采用并行的方式,对存储芯片的数据位宽扩展,同时对8片eMMC芯片读写,数据并行位宽由单片8位扩展为8×8位的宽度。点击阅读更多精彩内容