基于SPI模式的SD卡驱动器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于SPI模式的SD卡驱动器。包括SD卡控制器模块、Fifo缓存模块、FAT32文件系统模块，所述SD卡控制器模块通过SPI总线与SD卡连接，SD卡控制器模块还通过Wishbone总线与FAT32文件系统模块连接，FAT32文件系统模块还与所述Fifo缓存模块连接。本实用新型专利技术具有数据传输速度可调节、硬件资源消耗小和可热插拔的优点，输入输出数据经过同步Fifo缓存，使得本SD卡驱动器可以兼容不同数据吞吐速率的音视频等数据处理器，采用模块化功能划分，提高了设计的可移植性和可维护性，挂载FAT32文件系统可以实现在装有Windows 操作系统的上位机中对待处理数据文件的修改和拷贝。

【技术实现步骤摘要】
基于SPI模式的SD卡驱动器
本技术涉及一种基于SPI模式的SD卡驱动器。
技术介绍
目前，SD卡驱动器实现方法主要有用SOPC架构，依靠封装在FPGA器件中的嵌入式软核处理器（例如Altera的FPGA器件中NiosII处理器）实现SD卡驱动器，但无法直接应用在VLSI设计中。采用C语言开发SD卡驱动器由于得到众多嵌入式芯片厂商的技术支持所以应用起来非常简单方便，主要用于嵌入式系统中，在目前的ARM系列处理器中都有很广泛的应用，甚至在FPGA的嵌入式软核NiosII也使用较多，但是其技术实现通常是黑盒，无法根据实际需求移植和修改以应用在VLSI设计中，同时速度也受到了处理器性能的限制不易调节，而且需要购买相应的嵌入式处理器和配套的调试软件导致外围电路复杂且成本较高。4位SD总线通讯模式相对于SPI通讯模式的SD卡驱动器数据传输速率高，但是传输协议复杂，用硬件描述语言实现时逻辑资源消耗大。基于SPI模式的SD卡驱动器采用模块化功能划分优化系统架构，使得SPI模式的SD卡驱动器性能大幅度提高的同时减小逻辑资源消耗，能够满足使SD卡作为数据存储器直接应用于音频、视频、图像处理等VLSI设计中，发挥SD卡体型小、数据存储量大、数据传输速率快等优秀特点，为高性能数字IC设计和验证领域中急需的更贴近设计应用环境、可直观演示、高传输速率、易刷新等实验数据存储需求提供新的解决方案。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于SPI模式的SD卡驱动器，该SD卡驱动器数据传输速度可调节、硬件资源消耗小和可热插拔的优点，输入输出数据经过同步Fifo缓存，使得本SD卡驱动器可以兼容不同数据吞吐速率的音视频等数据处理器，采用模块化功能划分，提高了设计的可移植性和可维护性，挂载FAT32文件系统可以实现在装有Windows操作系统的上位机中对待处理数据文件的修改和拷贝。为实现上述目的，本技术的技术方案是：一种基于SPI模式的SD卡驱动器，包括SD卡控制器模块、Fifo缓存模块、FAT32文件系统模块，所述SD卡控制器模块通过SPI总线与SD卡连接，SD卡控制器模块还通过Wishbone总线与FAT32文件系统模块连接，FAT32文件系统模块还与所述Fifo缓存模块连接。在本技术一实施例中，所述SD卡控制器模块包括Wishbone总线从机、SPI主机控制器、SD初始化控制器、命令发送响应控制器、读写数据控制器、数据传输控制器、读写数据缓存器、SPI主机接口，Wishbone总线从机与SPI主机控制器、读写数据缓存器连接，SPI主机控制器还与读写数据控制器、SD初始化控制器、数据传输控制器连接，SD初始化控制器经命令发送响应控制器与读写数据控制器连接，数据传输控制器经SPI主机接口与读写数据缓存器连接，SPI主机接口还与SD卡连接。在本技术一实施例中，所述Wishbone总线从机包括Wishbone从机控制器、Wishbone从机接口，Wishbone从机控制器与SPI主机控制器连接，Wishbone从机接口与读写数据缓存器连接，Wishbone从机控制器、Wishbone从机接口经Wishbone总线主机与FAT32文件系统模块连接。相较于现有技术，本技术具有以下有益效果：本技术具有数据传输速度可调节、硬件资源消耗小和可热插拔的优点，输入输出数据经过同步Fifo缓存，使得本SD卡驱动器可以兼容不同数据吞吐速率的音视频等数据处理器，采用模块化功能划分，提高了设计的可移植性和可维护性，挂载FAT32文件系统可以实现在装有Windows操作系统的上位机中对待处理数据文件的修改和拷贝。附图说明图1是本技术SD卡驱动器系统框图。图2是本技术读、写入控制逻辑下Fifo缓存内数据量变化趋势图。图3是本技术FAT32文件系统和Wishbone总线模块示意图。图4是本技术SD卡控制器示意图。具体实施方式下面结合附图，对本技术的技术方案进行具体说明。本技术的一种基于SPI模式的SD卡驱动器，包括SD卡控制器模块、Fifo缓存模块、FAT32文件系统模块，所述SD卡控制器模块通过SPI总线与SD卡连接，SD卡控制器模块还通过Wishbone总线与FAT32文件系统模块连接，FAT32文件系统模块还与所述Fifo缓存模块连接。所述SD卡控制器模块包括Wishbone总线从机、SPI主机控制器、SD初始化控制器、命令发送响应控制器、读写数据控制器、数据传输控制器、读写数据缓存器、SPI主机接口，Wishbone总线从机与SPI主机控制器、读写数据缓存器连接，SPI主机控制器还与读写数据控制器、SD初始化控制器、数据传输控制器连接，SD初始化控制器经命令发送响应控制器与读写数据控制器连接，数据传输控制器经SPI主机接口与读写数据缓存器连接，SPI主机接口还与SD卡连接。所述Wishbone总线从机包括Wishbone从机控制器、Wishbone从机接口，Wishbone从机控制器与SPI主机控制器连接，Wishbone从机接口与读写数据缓存器连接，Wishbone从机控制器、Wishbone从机接口经Wishbone总线主机与FAT32文件系统模块连接。以下为本技术的具体实施过程。本技术应用于高性能数字IC设计和验证领域，当从SD卡中读取数据时，输出数据经过同步Fifo缓存，使得本SD卡驱动器设计可以兼容不同数据吞吐速率的音视频等数据处理器。本文设计的SD卡驱动器采用技术方案如下所述：本SD卡驱动器由SD卡控制器挂载FAT32文件系统构成；使用Wishbone总线作为片上总线，其中FAT32文件系统模块作为Wishbone总线上的主机设备，SD卡控制器模块作为Wishbone总线上的从机设备；SD卡驱动器输入和输出数据经过宽度为8位，深度为2048的Fifo缓存。SD卡驱动器系统框图如图1所示。由三个部分构成，分别为Fifo缓存，FAT32文件系统和Wishbone总线，SD卡控制器。SD卡驱动器中各模块之间连接关系如下所述：SD卡驱动器输出的数据经过宽度为8位，深度为2048的Fifo缓存，使得本SD卡驱动器可以兼容不同数据吞吐速率的音视频等数据处理器；FAT32文件系统模块通过Wishbone总线访问SD卡控制器模块，SD卡控制器模块将FAT32文件系统模块经由Wishbone总线主机发出的扇区读、写等指令转换为地址信号与SD卡进行数据块交互的命令；SD卡控制器模块通过SPI总线连接SD卡，在SPI通信模式下完成对符合SD卡3.0版本规范的不同存储容量的SD卡进行初始化和SD卡中文件读写等操作。SD卡驱动器中各模块功能如下所述：1、Fifo缓存SD卡驱动器中Fifo缓存为SCFIFO（读、写使用同一个时钟）；存储器宽度为8位，深度为2048；rst下降沿复位清空Fifo缓存；使用Normalmode的Rdreq读请求信号作为读取Fifo的请求信号(高有效)，读取数据在Rdreq置位后的第二个时钟周期有效；Wrreq写请求信号作为写入Fifo的请求信号(高有效)；usedw数据数量寄存器显示Fifo缓存中存储数据的数量。Fifo缓存的读、写入控制逻辑采用两段式摩尔状态机实现，状态在ID本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于SPI模式的SD卡驱动器，其特征在于，包括SD卡控制器模块、Fifo缓存模块、FAT32文件系统模块，所述SD卡控制器模块通过SPI总线与SD卡连接，SD卡控制器模块还通过Wishbone总线与FAT32文件系统模块连接，FAT32文件系统模块还与所述Fifo缓存模块连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于SPI模式的SD卡驱动器，其特征在于，包括SD卡控制器模块、Fifo缓存模块、FAT32文件系统模块，所述SD卡控制器模块通过SPI总线与SD卡连接，SD卡控制器模块还通过Wishbone总线与FAT32文件系统模块连接，FAT32文件系统模块还与所述Fifo缓存模块连接。2.根据权利要求1所述的基于SPI模式的SD卡驱动器，其特征在于，所述SD卡控制器模块包括Wishbone总线从机、SPI主机控制器、SD初始化控制器、命令发送响应控制器、读写数据控制器、数据传输控制器、读写数据缓存器、SPI主机接口，Wishbone总线从机与SPI主机控制器、读写数据缓存...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏榕山，欧阳魁，王景玺，张鑫刚，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：新型
国别省市：福建,35