EMMC使用注意事項，從eMMC到NAND，嵌入式系統(tǒng)存儲
Forlinx
2026-02-02 10:58:00
EMMC基本信息
在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)領域的一些應用場景中，需要對數據進行讀寫操作。應用中頻繁讀寫數據有可能會導致存儲介質出現不啟動、數據丟失等問題。我們從存儲介質的物理特性、擦寫機制，飛凌提供的eMMC健康監(jiān)測工具、應用優(yōu)化方案措施這幾方面進行介紹。
嵌入式場景中常用來存儲數據的主流介質為eMMC和NAND。eMMC和NAND的區(qū)別在于eMMC是由NAND Flash和NAND Flash控制器組成并封裝在一起?？刂破髦饕üδ埽簤膲K管理、ECC校驗、磨損均衡、數據保持和地址管理及映射等。eMMC本身的物理特性和擦寫機制會導致頻繁讀寫數據會出現eMMC壽命耗盡的情況。
物理特性限制
eMMC壽命的定義通常是基于所有存儲塊輪循擦寫一次的總次數。由于eMMC內部自帶擦寫均衡管理，其壽命通常指所有存儲塊能夠承受的總擦寫次數。eMMC的壽命耗盡主要是由于物理特性限制的。其內部的NAND Flash存儲單元的擦寫次數有限。
NAND Flash的擦寫次數是指閃存芯片能夠承受的將數據寫入存儲單元的次數。不同類型的NAND Flash，其擦寫次數和性能有所不同。嵌入式常用類型低存儲容量一般為SLC和MLC，高存儲容量一般是TLC。
NAND Flash類型對比
每個單元存儲1 bit數據
速度快，壽命長，價格貴
每個單元存儲2 bit數據
速度較快，壽命較長
每個單元存儲3 bit數據
速度較慢，壽命較短
每個單元存儲4 bit數據
容量大，壽命短，價格低
以MLC為基礎，每Cell存1 bit
存儲空間減半，壽命提升
eMMC擦寫機制
eMMC必須先擦寫再寫入，每個單元只能承受有限次數的擦寫。eMMC是按頁寫，按塊擦除。每次最小的寫入單元為1頁，即便是只寫入1個字節(jié)，占用空間也是一個頁。
核心技術參數
- P/E (Program/Erase Count)：擦寫壽命。耐用性兩個指標之一。
- TBW (Total Bytes Written)：總寫入量。廠商界定質保期的數值。
- FW (Firmware)：eMMC內部控制器固件，出廠前已燒錄。
- WA (Write Amplification)：寫放大。閃存寫入數據量 ÷ 主控寫入數據量。
- GC (Garbage Collection)：垃圾回收。按頁寫入，按塊擦除。
eMMC壽命預估方法
通過以下公式計算所使用eMMC的理論最大寫入容量：
EMMC標稱容量 × 90% × P/E Cycles / WA
參數說明
- P/E Cycles：擦寫次數，根據顆粒種類選擇（MLC保守值3000次）
- WA：寫入放大系數，可通過debug信息獲取
- 90%：開卡后實際可用容量為標稱容量的90%~95%
8000MB × 0.9 × 3000 / 1.5 = 14,400,000 MB
≈ 14.4 TB 總寫入量
eMMC壽命耗盡現象
當eMMC的壽命耗盡時，可能會出現以下幾種情況：
eMMC健康提醒工具
我們希望通過對存儲相關知識的分享，助力大家構建完整的存儲知識體系框架；同時我們經過開發(fā)設計出可以對eMMC健康監(jiān)測的程序，助力于客戶產品開發(fā)過程中提早獲取信息，并做相應措施。
工具核心功能
- 監(jiān)測客戶每天對eMMC的寫入量，如果評估每天寫入量過大，持續(xù)這樣使用將達不到期望使用年限，需要及時提醒用戶。
- 監(jiān)測eMMC壽命，當壽命用盡時及時提醒用戶。
- 監(jiān)測eMMC壞塊，如果壞塊增加，及時提醒用戶。
eMMC使用優(yōu)化措施
實際產品開發(fā)過程中，根據如上信息特點，為保證產品穩(wěn)定性我們可以在應用設計階段通過以下優(yōu)化措施來延長eMMC使用壽命。
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應用優(yōu)化，增加緩存設計
針對小數據量存儲，建議放在緩存中暫存，達到一定量再存儲到eMMC中?？梢栽趯懳募臅r候積累到一定字節(jié)數量的數據之后（比如積累到多個page的數據），再進行落盤。 -
避免直接落盤
建議盡量不要使用直接落盤的方式打開和寫入文件。盡量使用文件系統(tǒng)自管理落盤機制。一般情況是文件占用總內存的30%或者時長超過300秒會觸發(fā)落盤操作。 -
異常斷電保護
如果擔心設備異常斷電導致文件丟失，可以考慮增加超級電容，發(fā)現掉電信號后，及時將緩存內數據落盤。 -
分離存儲介質
建議將頻繁寫操作轉移到外掛存儲盤，這樣可以保證系統(tǒng)文件可靠性。優(yōu)先使用硬盤，其次TF卡、U盤等外部存儲設備（注意：TF卡和U盤同樣存在壽命和連接問題）。 -
利用內存文件系統(tǒng)
建議將大量臨時數據寫到/tmp路徑（tmpfs文件系統(tǒng)的介質是DDR存儲顆粒），并及時將數據轉移走。 -
硬件升級方案
可以通過增大eMMC容量來增強產品的耐用性；針對對產品壽命要求比較長的，采用PSLC存儲的方案（會增加成本且需要特殊定制）。
獲取技術支持與專屬方案
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