基于FPGA的SD卡控制器的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著存儲行業(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存儲卡控制芯片領(lǐng)域在市場中占更大份額。與傳統(tǒng)的U盤讀卡器相比，本文設(shè)計實現(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。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，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、原來相比，增加了UHS-I模式和DMA模式，可以支持SDXC卡。通過設(shè)計使得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)計了時鐘模塊，Tuning模塊和DMA模塊三個模塊，并作了功能仿真、邏輯綜合，同時對整體進(jìn)行FPGA驗證。
　　 在時鐘模塊中主要利用FPGA特有資源DCM，可動態(tài)提供25MHz～160MH

3、z不同的工作頻率。利用其優(yōu)勢，不僅為SD卡控制器提供了穩(wěn)定的時鐘同時還提供了靈活的頻率配置。為了使SD卡工作在高頻時能滿足時序要求和正確采樣到數(shù)據(jù)，通過在Tuning模塊提出最佳采樣時鐘選擇算法，合理設(shè)計狀態(tài)機(jī)，對時鐘相位進(jìn)行調(diào)整，得到SD卡工作在高頻時的最佳采樣時鐘。該模塊通過功能仿真及FPGA邏輯綜合，達(dá)到設(shè)計要求，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)計中，重點設(shè)計雙口RAM及RAM控制部分，把讀寫過程細(xì)化，完成SD卡在DMA模式下的傳輸。最后對整體SD卡控制器進(jìn)行FPGA驗證。先從電源、配置、下載的角度介紹了開發(fā)板的設(shè)計，然后根據(jù)驗證場景對其進(jìn)行驗證，特別對SDXC卡在高速模式下進(jìn)行了讀寫速率及工作頻率的測試，也與普通SD卡和U盤讀卡器進(jìn)行了性能對比，得出驗證結(jié)果。
　　 通過幾個月的研究設(shè)計，最終設(shè)計實現(xiàn)了一種實用廣泛，在高頻下工作穩(wěn)定的SD卡控制器。本