SD-Host 控制器设计

摘要

随着SoC芯片复杂度的提高，IP核复用(Intellectual Property Core Reuse)技术开始成为当今SoC设计中的一个热点，它可以使设计者专注于 整个系统的设计，充分利用已有资源，提高设计速度，降低芯片开发成本。

为了满足SoC芯片对SD卡(Secure Digital Card)高速存取数据的要求，设计了基于高 速AHB(Advanced High Performance Bus)总线并支持DMA(Direct Memory Access)传输的SD控制器，借助于AHB的标准接口和丰富灵活的配置可以方便地将该IP集成于SoC芯片中。

SD Host 控制器设计

架构设计

SD Host 控制器功能特性

此控制器完成符合SD接口协议的命令和数据操作。其功能和特性如下所示：

1. 控制器AHB总线接口数据处理符合AMBA 2.0 协议
2. SD 2.0 协议
3. 具备多个控制配置寄存器，可以实现对命令和数据的控制
4. Built-in DMA，支持AHB总线字（word）single&inc模式传输；
5. 支持对卡的单块、多块读写；
6. 内含相应寄存器和分频电路，实现SD总线的时钟控制；
7. 允许读操作时，硬件停时钟功能.

软硬件协同工作的实现

软件：

• 底层驱动：主要对控制器的配置，实现时序的配置，命令和数据的输入，从实现上述所要实现的功能。

硬件：

• AHB总线接口；
• SD总线接口；
• 命令和数据处理模块；

软件访问SD card时会选择相应的驱动程序进行具体的操作，底层驱动初始化SD卡，根据功能需要配置控制寄存器实现对SD卡的读写访问；

硬件给出不同操作模式下的状态信号和中断信号，供CPU查询。软件根据查询到的有效状态位，进行不同的工作（重新配置命令，数据搬移等）。硬件工作的启动需要软件配置寄存器的使能，工作过程需要和软件交互，同时软件可以强制结束硬件的工作。

系统框图和模块简述

设计包括以下模块：
• sd_if 模块:ahb_slave接口模块，内含控制寄存器，供CPU访问，决定HOST的工作模式;
• sd_clk模块:hclk分频电路，作为HOST模块时钟输入；
• sd_cmd_fsm模块:命令操作控制模块，控制 sd_cmd_send_shift_register（SD卡命令发送）和
sd_cmd_receice_shift_register（SD卡命令接收）模块；
• sd_data_fsm模块:数据操作控制模块，控制 sd_data_send_shift_register（SD卡数据发送）和sd_data_receice_shift_register（SD卡数据接收）模块；
• FIFO模块:数据缓存模块；
• DMA模块:数据搬移模块。

各模块详细描述和实现（更新中…）

• sd_if 模块: https://blog.csdn.net/zgezi/article/details/107024063.
• sd_clk 模块: https://blog.csdn.net/zgezi/article/details/107010823.
• sd_cmd 控制模块:https://blog.csdn.net/zgezi/article/details/107015443.
• sd_data 控制模块: https://blog.csdn.net/zgezi/article/details/107017640.
• FIFO模块:
• DMA模块: https://blog.csdn.net/zgezi/article/details/107022620.

学习总结