基于FPGA的SD卡控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著存儲(chǔ)行業(yè)的快速普及和發(fā)展，SD卡的運(yùn)用日益廣泛。在暢銷的U盤控制芯片之后，SD存儲(chǔ)卡控制芯片領(lǐng)域在市場(chǎng)中占更大份額。與傳統(tǒng)的U盤讀卡器相比，本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的SD卡控制器具備了傳輸速度更快，運(yùn)用范圍更廣的優(yōu)勢(shì)。該SD卡控制器以SD3.0新標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo)，除支持普通SD卡外，特別支持高速SDXC卡，使得SD卡控制器可以運(yùn)用在高速領(lǐng)域。同時(shí)，本控制器經(jīng)后端IC部門研發(fā)可以整合成SD卡控制芯片，運(yùn)用于筆記本電腦中。
　　 SD3.0標(biāo)準(zhǔn)與

2、原來(lái)相比，增加了UHS-I模式和DMA模式，可以支持SDXC卡。通過(guò)設(shè)計(jì)使得SD卡在工作頻率及性能上有較大提高。本文在介紹了國(guó)內(nèi)外研究情況和SD卡規(guī)范后，從SD卡控制器總體結(jié)構(gòu)入手，簡(jiǎn)要介紹了SD3.0新標(biāo)準(zhǔn)下各模塊功能。根據(jù)改進(jìn)內(nèi)容，主要設(shè)計(jì)了時(shí)鐘模塊，Tuning模塊和DMA模塊三個(gè)模塊，并作了功能仿真、邏輯綜合，同時(shí)對(duì)整體進(jìn)行FPGA驗(yàn)證。
　　 在時(shí)鐘模塊中主要利用FPGA特有資源DCM，可動(dòng)態(tài)提供25MHz～160MH

3、z不同的工作頻率。利用其優(yōu)勢(shì)，不僅為SD卡控制器提供了穩(wěn)定的時(shí)鐘同時(shí)還提供了靈活的頻率配置。為了使SD卡工作在高頻時(shí)能滿足時(shí)序要求和正確采樣到數(shù)據(jù)，通過(guò)在Tuning模塊提出最佳采樣時(shí)鐘選擇算法，合理設(shè)計(jì)狀態(tài)機(jī)，對(duì)時(shí)鐘相位進(jìn)行調(diào)整，得到SD卡工作在高頻時(shí)的最佳采樣時(shí)鐘。該模塊通過(guò)功能仿真及FPGA邏輯綜合，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，也保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴MA模塊打破了SD卡與PC機(jī)進(jìn)行通信的傳統(tǒng)傳送方式，不通過(guò)CPU的處理，直接在外設(shè)及內(nèi)存中

4、進(jìn)行通信。在邏輯設(shè)計(jì)中，重點(diǎn)設(shè)計(jì)雙口RAM及RAM控制部分，把讀寫過(guò)程細(xì)化，完成SD卡在DMA模式下的傳輸。最后對(duì)整體SD卡控制器進(jìn)行FPGA驗(yàn)證。先從電源、配置、下載的角度介紹了開(kāi)發(fā)板的設(shè)計(jì)，然后根據(jù)驗(yàn)證場(chǎng)景對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證，特別對(duì)SDXC卡在高速模式下進(jìn)行了讀寫速率及工作頻率的測(cè)試，也與普通SD卡和U盤讀卡器進(jìn)行了性能對(duì)比，得出驗(yàn)證結(jié)果。
　　 通過(guò)幾個(gè)月的研究設(shè)計(jì)，最終設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種實(shí)用廣泛，在高頻下工作穩(wěn)定的SD卡控制器。本