基于XILINX_CPLD的SD总线复用

### 基于XILINX_CPLD的SD总线复用技术解析 #### 一、背景介绍 随着电子设备功能的日益丰富，对于多种安全数字 (SD) 设备的支持变得越来越重要。然而，很多处理器（如Intel PXA270、TI OMAP和Qualcomm MSM等）通常只配备一个SD接口，这限制了系统扩展性。为了克服这一局限，Xilinx提出了一种基于CoolRunner-II CPLD的解决方案，该方案通过设计一种可缩放自动侦测双向多路复用器来实现对多个SD设备的支持。 #### 二、关键技术要点 ##### 1. CoolRunner-II CPLD的作用 CoolRunner-II CPLD位于主控制器和SD设备之间，作为双向多路复用器，能够使单个SD接口支持多个SD设备。该CPLD不仅能够实现数据方向的自动检测，还能进行电平转换和逻辑隔离，适用于不同的电压等级。 - **数据方向自动检测**：CoolRunner-II CPLD内部集成了自动检测机制，能够在无需外部方向控制信号的情况下确定数据传输的方向。 - **电平转换和逻辑隔离**：由于不同设备可能采用不同的电源电压（例如主控制器使用1.8V，而SD卡使用3.3V），CoolRunner-II CPLD能够在这两种电压间进行转换，并确保数据传输的正确性和稳定性。 ##### 2. 可缩放性与灵活性 该设计具有良好的可缩放性和灵活性，可以轻松适应不同数量的SD端口需求： - **支持的SD模式**：支持SPI模式、1位数据模式和4位数据模式中的任何一种定义的SD卡模式。 - **端口数量可变**：可以根据实际需求随意增加或减少SD端口的数量，从而满足不同应用场景的需求。 ##### 3. 功耗特性 CoolRunner-II CPLD的待机电流非常低，动态功耗也极低，这意味着它的加入不会对系统的整体功耗产生显著影响，非常适合用于移动设备等功耗敏感的应用场景。 #### 三、设计实现 ##### 1. 系统架构 如图1所示，CoolRunner-II CPLD位于主控制器和SD设备之间，通过选择线（Select Lines）连接到不同的SD设备上。这种架构使得主控制器能够通过CoolRunner-II CPLD与任意选定的SD设备进行通信。 - **主机控制器**：一般采用ASIC或微处理器（μP），提供1.8V电源。 - **CoolRunner-II CPLD**：位于主机控制器与SD设备之间，负责数据方向的自动检测、电平转换和逻辑隔离等功能。 - **SD设备**：多个SD设备通过Select Lines与CoolRunner-II CPLD相连，每个SD设备采用3.3V电源。 ##### 2. SD总线拓扑结构 根据SDA（Security Digital Association）规范，SD总线的拓扑结构规定每条SD总线只能支持一个SD设备。具体来说： - **时钟引脚共享**：多个SD设备可以共享同一时钟引脚。 - **数据线独立**：DAT[3:0]和CMD线必须由每个SD设备独占使用，以避免数据冲突。 #### 四、结论 基于XILINX_CPLD的SD总线复用技术是一种高效、灵活且易于实现的解决方案，它不仅能够为主机控制器提供额外的SD端口，还能够支持多种SD模式，并具备优秀的功耗特性。通过CoolRunner-II CPLD，可以在不增加复杂度的情况下实现对多个SD设备的支持，极大地提升了系统的扩展能力和适应性。