论文部分内容阅读
随着电子产品的不断发展,存储设备对存储需求越来越大,大容量、小型化、高性能成为存储设备的首选条件。SD卡由于其体积小、传输快、价格低廉成为了电子产品存储扩展的主要存储媒介。为了满足某款SoC芯片对SD卡存储数据高速存取的要求,本文设计了一款SD卡控制器IP核并进行了功能验证工作。此IP核基于SD3.0协议设计,兼容SD 3.0及以下低版本协议,支持UHS-I卡高速传输并内置DMA传输功能。论文首先介绍了SD3.0协议规范,根据项目需求确定控制器规格后,论文提出了控制器的设计方案。通过自顶而下的设计思想对控制器结构进行划分并确定组成控制器各个单元的功能。此款SD卡控制器分为总线接口单元、卡接口单元、时钟域同步逻辑单元以及RAM接口单元。其中总线接口单元负责与一侧的CPU进行通信,为控制器提供外部总线接口、内部寄存器、DMA以及时钟调制功能;卡接口单元负责控制器与另一侧外接的SD卡进行通信,为控制器提供发送命令、接收响应、数据传输、CRC校验功能并为SD卡提供工作时钟;时钟域同步逻辑单元为SD卡控制器内部所有控制路径提供可靠的时钟域同步;RAM接口单元负责控制器内部数据缓存控制。论文着重对总线接口单元中时钟调制模块与DMA模块的详细设计进行说明。时钟调制模块是SD卡控制器为了满足UHS-I卡而设计,为控制器提供了一个UHS-I卡在高频下传输数据前选择最佳采样时钟的功能。此模块通过一种时钟采样算法实现时钟调制功能,为SD卡控制器提供了一个安全可靠的最佳采样时钟。DMA模块为此款SD卡控制器提供了一种新的DMA算法,使得数据传输更加高效。控制器RTL级设计完成后进行了相关功能验证工作。设计所需相关模型并搭建模块级仿真环境,完成对控制器模块级功能仿真验证,获得了100%的代码覆盖率。之后通过基于某SoC平台所搭建的仿真环境完成对控制器的系统级功能仿真验证。验证结果表明此款SD卡控制器功能符合SD3.0协议,读写功能正常,DMA模式传输正常,时钟调制功能正常,支持UHS-I卡速度模式,工作稳定可靠。