[發(fā)明專利]基于SPI模式的SD卡驅(qū)動器及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810250038.2
• 申請日: 2018-03-26
• 公開（公告）號: CN108268414B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏榕山;歐陽魁;王景璽;張鑫剛
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號: G06F13/40
• 分類號: G06F13/40;G06F13/42
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

本發(fā)明涉及一種基于SPI模式的SD卡驅(qū)動器及其控制方法。包括SD卡控制器模塊、Fifo緩存模塊、FAT32文件系統(tǒng)模塊，所述SD卡控制器模塊通過SPI總線與SD卡連接，SD卡控制器模塊還通過Wishbone總線與FAT32文件系統(tǒng)模塊連接，F(xiàn)AT32文件系統(tǒng)模塊還與所述Fifo緩存模塊連接。本發(fā)明具有數(shù)據(jù)傳輸速度可調(diào)節(jié)、硬件資源消耗小和可熱插拔的優(yōu)點，輸入輸出數(shù)據(jù)經(jīng)過同步Fifo緩存，使得本SD卡驅(qū)動器可以兼容不同數(shù)據(jù)吞吐速率的音視頻等數(shù)據(jù)處理器，采用模塊化功能劃分，提高了設(shè)計的可移植性和可維護性，掛載FAT32文件系統(tǒng)可以實現(xiàn)在裝有Windows操作系統(tǒng)的上位機中對待處理數(shù)據(jù)文件的修改和拷貝。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于SPI模式的SD卡驅(qū)動器及其控制方法。

背景技術(shù)

目前，SD卡驅(qū)動器實現(xiàn)方法主要有用SOPC架構(gòu)，依靠封裝在FPGA器件中的嵌入式軟核處理器（例如Altera的FPGA器件中Nios?II處理器）實現(xiàn)SD卡驅(qū)動器，但無法直接應(yīng)用在VLSI設(shè)計中。

采用C語言開發(fā)SD卡驅(qū)動器由于得到眾多嵌入式芯片廠商的技術(shù)支持所以應(yīng)用起來非常簡單方便，主要用于嵌入式系統(tǒng)中，在目前的ARM系列處理器中都有很廣泛的應(yīng)用，甚至在FPGA的嵌入式軟核Nios?II也使用較多，但是其技術(shù)實現(xiàn)通常是黑盒，無法根據(jù)實際需求移植和修改以應(yīng)用在VLSI設(shè)計中，同時速度也受到了處理器性能的限制不易調(diào)節(jié)，而且需要購買相應(yīng)的嵌入式處理器和配套的調(diào)試軟件導(dǎo)致外圍電路復(fù)雜且成本較高。

4位SD總線通訊模式相對于SPI通訊模式的SD卡驅(qū)動器數(shù)據(jù)傳輸速率高，但是傳輸協(xié)議復(fù)雜，用硬件描述語言實現(xiàn)時邏輯資源消耗大?；赟PI模式的SD卡驅(qū)動器采用模塊化功能劃分優(yōu)化系統(tǒng)架構(gòu)，使得SPI模式的SD卡驅(qū)動器性能大幅度提高的同時減小邏輯資源消耗，能夠滿足使SD卡作為數(shù)據(jù)存儲器直接應(yīng)用于音頻、視頻、圖像處理等VLSI設(shè)計中，發(fā)揮SD卡體型小、數(shù)據(jù)存儲量大、數(shù)據(jù)傳輸速率快等優(yōu)秀特點，為高性能數(shù)字IC設(shè)計和驗證領(lǐng)域中急需的更貼近設(shè)計應(yīng)用環(huán)境、可直觀演示、高傳輸速率、易刷新等實驗數(shù)據(jù)存儲需求提供新的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于SPI模式的SD卡驅(qū)動器及其控制方法，該SD卡驅(qū)動器數(shù)據(jù)傳輸速度可調(diào)節(jié)、硬件資源消耗小和可熱插拔的優(yōu)點，輸入輸出數(shù)據(jù)經(jīng)過同步Fifo緩存，使得本SD卡驅(qū)動器可以兼容不同數(shù)據(jù)吞吐速率的音視頻等數(shù)據(jù)處理器，采用模塊化功能劃分，提高了設(shè)計的可移植性和可維護性，掛載FAT32文件系統(tǒng)可以實現(xiàn)在裝有Windows?操作系統(tǒng)的上位機中對待處理數(shù)據(jù)文件的修改和拷貝。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于SPI模式的SD卡驅(qū)動器，包括SD卡控制器模塊、Fifo緩存模塊、FAT32文件系統(tǒng)模塊，所述SD卡控制器模塊通過SPI總線與SD卡連接，SD卡控制器模塊還通過Wishbone總線與FAT32文件系統(tǒng)模塊連接，F(xiàn)AT32文件系統(tǒng)模塊還與所述Fifo緩存模塊連接。

在本發(fā)明一實施例中，所述SD卡控制器模塊包括Wishbone總線從機、SPI主機控制器、SD初始化控制器、命令發(fā)送響應(yīng)控制器、讀寫數(shù)據(jù)控制器、數(shù)據(jù)傳輸控制器、讀寫數(shù)據(jù)緩存器、SPI主機接口，Wishbone總線從機與SPI主機控制器、讀寫數(shù)據(jù)緩存器連接，SPI主機控制器還與讀寫數(shù)據(jù)控制器、SD初始化控制器、數(shù)據(jù)傳輸控制器連接，SD初始化控制器經(jīng)命令發(fā)送響應(yīng)控制器與讀寫數(shù)據(jù)控制器連接，數(shù)據(jù)傳輸控制器經(jīng)SPI主機接口與讀寫數(shù)據(jù)緩存器連接，SPI主機接口還與SD卡連接。

在本發(fā)明一實施例中，所述Wishbone總線從機包括Wishbone從機控制器、Wishbone從機接口，Wishbone從機控制器與SPI主機控制器連接，Wishbone從機接口與讀寫數(shù)據(jù)緩存器連接，Wishbone從機控制器、Wishbone從機接口經(jīng)Wishbone總線主機與FAT32文件系統(tǒng)模塊連接。

本發(fā)明還提供了一種基于上述所述的基于SPI模式的SD卡驅(qū)動器的控制方法，實現(xiàn)如下：