SD卡控制器.pdf

SD卡控制器是用于控制MMC（多媒体卡）和SD（安全数字）存储卡的一类电子设备，它们通常用于嵌入式系统中，如智能手机、平板电脑、数码相机、以及汽车电子等领域，为这些设备提供可移动的数据存储功能。SD卡控制器的核心功能是实现主机与存储卡之间的通信，且这种通信是基于MMC/SD协议进行的。SD卡控制器支持多种标准，包括MMC4.0、SD物理层规范1.1以及SDIO（Secure Digital Input/Output）2.0。 SD卡控制器的接口设计让其能够支持单块和多块的读写操作。它们可以通过CPU直接与存储卡通信，也可以通过增强型直接内存访问（EDMA）进行数据传输。利用EDMA能够大大降低数据传输时系统CPU的负担，因为EDMA可以实现外设和内存之间的数据传输而不需要CPU的干预。 控制器中的FIFO（先进先出）缓冲区设计用来临时存放数据，它的容量是512位，分为8位×64个分区，用于读写操作。FIFO的作用是作为CPU或EDMA与存储卡之间进行数据交换的缓冲区，通过它可以有效地缓存数据，从而提高读写效率。FIFO还包括能够生成EDMA事件的逻辑以及基于缓冲区中数据量和可编程接收/发送字节数的中断逻辑。 SD卡控制器的时钟系统包含两个时钟信号：功能时钟和存储器时钟。存储器时钟是功能时钟的分频输出，用于提供给存储卡的时钟信号，而功能时钟决定了SD卡控制器的工作频率。SD卡的通信依赖于时钟信号，它定义了数据传输的速率和时序。 在进行写操作时，SD卡控制器首先会请求查询CSD（Card Specific Data，卡特定数据）内容，这是存储卡中用于描述卡的各种信息的寄存器。如果写入的块长度与默认值不同，控制器会发送块长度命令到存储卡。随后，控制器会请求存储卡从待机状态转移到数据传输状态，并向存储卡发出写命令，最后存储卡将数据块接收并写入内部闪存。在写入过程中，存储卡还会发出CRC状态和BUSY信号以指示写入状态。 读操作过程中，SD卡控制器同样需要查询CSD内容，如果读取的块长度与默认值不同，控制器会发送相应的块长度命令。之后控制器请求存储卡转换到数据传输状态，发送读命令，存储卡响应并传输数据块到CPU。在读取过程中，控制器需要处理来自存储卡的EDMA读请求中断和数据接收中断，以便正确地读取数据。 SD卡控制器支持的传输模式中，有单块传输和多块传输两种。单块传输指的是存储卡和主机之间每次传输一个数据块，而多块传输则可以一次性传输多个连续数据块，这两种传输模式适用于不同的场景，例如，对于大量数据的读写操作，多块传输模式能提供更高的效率。 SD卡控制器在实现MMC/SD卡与主机通信的过程中，涉及到了多种技术要点，包括对各种工业标准的支持、直接内存访问技术、FIFO缓冲区管理、时钟系统设计以及针对读写操作的时序控制。通过对这些技术要点的深入理解，可以更好地优化存储系统的性能，满足不同应用场合的需求。