基于fpga的sd卡控制器设计new

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1、器件与电路PartsandCircuiT文章编号：1002-8684（2011）03-0029-03*基于FPGA的SD卡控制器设计·论文·唐磊，洪传荣，朱广信，徐红，常丽萍（浙江工业大学信息学院，浙江杭州310023）【摘要】以FPGA为平台，设计了采用SPI接口的SD卡控制器。整体设计用VerilogHDL硬件描述语言实现，同时采用数据缓存（FirstInFirstOut，FIFO）技术解决实际应用中的时序问题，最终实现了整体设计功能。本设计充分发挥了FPGA所具有的开发周期短、处理能力强等特点，已成功应用于音频芯片采集的数据存储，验证了设计方案的可行性及有效性。【关键词】FPG

2、A；SPI接口；SD卡控制器；FIFO【中图分类号】TP39【文献标识码】AControllerofSDMemoryDesignBasedonFPGATANGLei，HONGChuanrong，ZHUGuangxin，XUHong，CHANGLiping（CollegeofInformation，ZhejiangUniversityofTechnology，Hangzhou310023，China）【Abstract】Inthispaper，thecontrollerofSDcardbySPIinterfaceisdesignedbasedonFPGAsystem.Theoveral

3、ldesignusesVerilogHDLhardwaredescriptionlanguage，andthetechnologyofFirstInFirstOutisusedtosolvetimingproblems，andthenultimatelytheoveralldesignfeaturesarerealized.ThedesigntakesadvantageofthefeaturesofFPGA，whichhasreductionindevelopmenttime，anefficientdataprocessing，andothercharacteristics.Thes

4、uccessfulapplicationindatastoragecollectedbytheaudiochipsshowsthatthedesignisfeasibleandvalid.【Keywords】FPGA；SPIInterface；SDcardcontroller；FIFO1引言1所示，SD卡控制器的设计分为7个功能子控制器：SPI接口控制器（SPI）、时钟控制器（CLK）、初始化控制随着电子信息技术的不断发展，电子产品日益增器（SD_INITIAL）、写数据缓存器（WRITEFIFO）、读数加的同时，对于存储介质的容量、性能的要求不断提据缓存器（READFIFO）、写数

5、据控制器（SD_WRITE）、高。SD存储卡被广泛地应用于便携式产品中，由于具读数据控制器（SD_READ）。有体积小、记忆容量高、数据传输率快、移动灵活性好CLKCLKSD_INITIAL以及安全性高等特点，成为嵌入式设备中最常见的存MOSIWR_DATAWRITESD[1]SD_WRITESPI储媒介，比如用SD卡来存储故障诊断的测试信号、高FIFOMISORE_DATAREAD[2]SD_READ速采集的水声信号以及SD卡中FAT32文件系统在嵌FIFO[3]入式中的应用等，因此SD卡控制器的设计具有广泛图1系统构架框图的实用价值。[4]3系统硬件设计笔者提出了基于FPGA的S

6、D卡控制器的设计方法。通过分析SD卡物理规范协议，设计了SD卡控制器系统硬件是以FPGA为平台，采用VerilogHDL硬的结构并进行具体模块的划分。系统硬件以Altera公件描述语言[5]来实现整个系统的设计。以SPI总线接司的EP2C35芯片为核心，实现整体系统功能的设计。口进行数据的通信，采用（FirstInFirstOut，FIFO）技[6]术来实现数据的时钟同步，最终完成SD卡初始化以2系统架构设计及读写操作等功能。笔者设计了一个基于FPGA的SD卡控制器，系统3.1SPI接口控制器实现SD卡的初始化、读写数据等功能。系统框架如图SD卡共支持3种传输模式：1位SD总线模式、

7、4位*[基金项目]浙江省自然科学基金项目（Y1090338）电声技术2011年第35卷第03期???器件与电路PartsandCircuitSD总线模式以及SPI总线模式。1位SD总线模式和4入SPI总线模式，在接收到SD卡的应答0x01h之后成位SD总线模式数据传输速率高，但是传输协议复杂，功复位SD卡；接着发送一个初始化命令（CMD1），主控[7-8]用硬件语言实现起来比较困难。SPI总线模式只有器在收到SD卡的应答0x00h之后将CS信号拉高，最终一