SD卡存储模块设计

Ｎ ｎ ｌｓ ａｄＦａｈ模块 向 Ｓ Ｄ提供 两种接 口 ： 逻辑地址操 作接 口
和 物 理 地址 操 作 接 口。 逻 辑 ： 作命 令 Ｒ ａ ， ｉｅ 逻 辑 地 址 。 操 ｅｄ Ｗｒ ， ｔ 物理 ： 操作 命 令 Ｒ ａ ， ｉ ，ｌ ｋＥａｅ 物 理 地 址 ｅｄ Ｗｒｅ Ｂｏ ｒｓ， ｔ ｃ 。
Ｍ Ｈｚ 。
知 Ｓ ｅｄ Ｓ ｅｄ通 过 检 测 Ｄ Ｔ ０线 来 判 断 Ｓ ＤＲ ａ ，ＤＲ ａ ＡＡ Ｄ卡 是 否 处 于 忙 的状 态 ， 样 就 可 以 实现 数据 写操 作 时 流 量 控 制 。 这
ｌ ｃ 。
Ｓ ｓ ｌｓ ｌ Ｓ ｉ Ｄ ｏ Ｒ。 Ｄ ｃ Ｈｔ ｅ。 Ｃｒ ｄ Ｉａ ｔ Ｄａ【
ｆ） ２并行性 ： 可以设计 ２个或 者多个 Ｄ ｔＢ ｆ ｒ 提高数 ａ ｕｅ来 ａ
据读写速度 。 主 控 模 式 ： 有 二 种 主 控 模 块 ：Ｄ Ｃ ｎｒ ｌ 、 ａ ｄＦａｈ 二 Ｓ ｏｔ ｌ ｒＮ ｎ ｌ ｏｅ ｓ
Ｃ ｎｒｌ ｒ Ｃ２Ｃｏ Ｐ ｏ ｅｓｒ 。 ｏ ｔｏｌ 和 ｅ — ｒｃ ｓｏ／ ２． ０５１ １８
．
ｔ ｅ ｒ ｄ ｄｕ ｅ ｄ ｉ ｎ Ｔ ｏｕ ｈ ｔ ｓ ｉ ｐｅｍｅ ｔ ｌｒ ｃ ｎ ｒ ａｄ ａｎ ｉ ｐ ｅｄ ｆ２ ｈ ｅａ ｅｒ ｍｏ ｌ ｅｓｇ ｈｒ ｇ ｈｉ ｍ ｌ ｎａｔ １ ａ ｅ ｄ ｗｒｅ ｓ ｅ ｓ ｏ ０ＭＢ ｓ １ ＭＢ Ｓ Ｂ Ｏ ． ｔ ． ／ ， ２ ／ ． ｙ Ｗ８６ ３ ８Ｄ ｉｇｅ Ｃ ｐ．Ｏｒ Ｌ８ ｂｒ ｄ ｈｉ Ｃ ｌ —
Ｄ 产品设计与开发 』 ｒｄ ｃ Ｄ ｓｇ ｎ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｏ ｕｔ ｅ ｉｎａ ｄＤ ｖ ｌｐ ｎ
Ｓ 卡 存 储 模 块 设 计 Ｄ
Ｓ Ｃａ ｄ Ｓ ｏ ａ ｅ Ｍ ｏ ｕｌ ｅ ｉ ｎ Ｄ ｒ ｔ ｒ ｇ ｄ ｅ Ｄ ｓ ｇ
赵 晶 亮 ， 如 ， 飞， 冠 华 （ 曲双 王 胡 中北 大 学 ，１ 太 原 ００ ５ ） 【西 １ 』 ３ ０ １
块 图如 １ 示 。 所
８ ５ 基于 Ｈ ｒａｄ 构 ， ０１ ａｖｒ 架 数据总线 和代码 总线 分离 。一共
有 个地 址 空 间 ： 内部 数 据地 址 空 间 、 部 数 据 地 址 空 间 和 代 外
码地址空问 。但却 有四个 总线 ： 内部数据总线 、Ｆ Ｓ Ｒ总线 、 外部
曰
数据总线 和代码 总线 。其 中 ， 内部数据 总线 、Ｆ Ｓ Ｒ总线 同属 于 内部数据地址空间。７ ｉＳ Ｒ总线是直 接地址 寻址 ， ｂｔ Ｆ 内部数据 总线 上和它重叠的部分使用 间接寻址方式 。８ ５ 核包括 ５个 ０１ 模块 ： 指令处理 、 Ｌ 栈处理 、 Ａ Ｕ、 总线转换 和总线接 口。 标准 ８５ 一个机器周期 由 １ 个 Ｃｏｋ组成 ， ０１ ２ ｌ ｃ 机器周期是 指令执行 的最小单位 。一个指令可以是 １ 个字 、 ２个字节或
Ｄ ｔＢ ｆｒ 块 包 括 ： ａ ｕｅ模 ａ ｆ
制的 ， 有大容量 、 具 高性 能 ， 尤其是安全 等多种特 点 的多 功能 存储卡 。 Ｄ 数据传送 和物理规范 由 ＭＭＣ发展 而来 ， Ｓ 大小和 Ｍ ＭＣ差不多 ，它 比 ＭＭＣ 多了一个 进行数据著作权保 护的 暗号认证 功￣（ ＭＩ Ｓ Ｄ 规格 ，Ｄ卡 与 ＭＭ ｓ Ｃ卡保持着 向＿兼 容） 卜 。 现多用于 ＭＰ ， ３ 数码摄像机 ， 电子 图书， 型电脑 ， Ｖ器材等。 微 Ａ
Ｗ８ ｔ ８ Ｄ桥 接 芯 片 的 Ｓ ～Ｓ ６引 脚 与 Ｓ ６ ８ ３ Ｄ１ Ｄ Ｄ卡 的 ４根 数
据线 、 根命令线 和 １ 时钟线分别相连 。其 中，Ｄ１ Ｄ １ 根 Ｓ ～Ｓ ４依
次与 Ｓ Ｄ卡 的 Ｄ Ｏ～Ｄ ３端 口连 接 ，用 来 传 输 ４位 数 据 ；Ｄ Ｓ ５与 Ｓ Ｄ卡 的 Ｃ Ｉ Ｋ端 口相 连 ；Ｄ Ｓ ６与 Ｓ 卡 的 Ｃ Ｄ ＭＤ端 口相 连 ，用 来 传 输命 令 。Ｗ８ Ｌ ８ Ｄ还 有 ５个 Ｇ Ｏ 引脚 可 供 系 统 使 用 ， 此 ６３８ Ｉ 在 电 路 中 ， １、 Ｉ 脚 用 于 对 Ｓ Ｇ０ Ｇ４引 Ｄ卡 是 否 插 入 的 检 测 ； Ｉ３引 ＧＯ 脚 用 于 控 制 ＭＯ 管 的 导 通 从 而 可 以 控 制 Ｓ Ｓ Ｄ卡 电 源 的 接 通 与 断 开 ；还 有 两 个 用 于 控 制 两 个 发 光 二 极 管 ， Ｉ ０引 脚 用 来 指 ＧＯ 示 卡是 否插 人 和 Ｇ Ｏ Ｉ ２引 脚 用 米 对 卡 的写 保 护 指 示 。其 中 ， 发
Ｋｅ ｏｒ ： ａ ｄ Ｎａ ｄ Ｆａ ｈ Ｍ ａ ａ ｍ ｅ ｔ８ ５１Ｃｏ ｅ ｙｗ ｄｓ ＳＤ Ｃ ｒ ： ｎ ｌｓ ｎ ｇｅ ｅ；０ ｒ
ＣＬ ｎ Ｃ ｕｍｂｅ ： Ｐ ｒＴ ９
Ｄｏｃ ｕｍ ｅ ｔｃ ｅ： ｎ ｏｄ Ａ
ＡＰ ｅ ｅＩ １ ０３ １ ７（０１１０ ０ ４ ３ ｄ ｌ Ｄ：０ －０ ０ ２ ） ５— ０３ －０
关 键 词 ：ＤＣ ｒ；ａｄＦ ｓ Ｓ ａｄＮ ｎ ｌ ｈ管理 ；０ １ ａ ８ ５ 内核
，
中图分类号 ：Ｐ Ｔ９
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：０ ３０ ０ｔ０ １ ５ ０３ －３ ｌ０— １７２ ｌ） —０ ４０ ０
Ａｂａ ａ ： Ｄ ｉｃ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ＳＤ ｅ ｏ Ｃ ｒ ａｓ ｈｅ ｄ ｉ ｎ ｉ ｐｅ ｅｑａｔ ｌ ｐ ｏ ｓ ｓ ｇｉｅ ｏ ｄｉＣ Ｓ ｈ ｖ ｌ ｍ ｅ ｔｐｌｔ Ｃ Ｓ ｓ ｕ ｓ ｄ ｉ ｈ ｍ ｍ ￣ ａ ｄ ｂ ｅｄ ＯＮ ｔ ｅｓｇ ｍ ｔｍ ｔ ｌ ｒ ｃｅ ｓ ｉ ｖ ｎ ｔ Ｓ Ｕ Ｓ ｔ ｄｅ ｅｏｐ ｏｒ ｅ ｎ ａ— ｆ ｒ Ｄｅ ａ ａ ｏ ｄ ｔｌ ｅ ｎ ａｎ ｍ ｐｅｍｅｎａ ｉ ｆｔ ｅ ｓ ｓ ｅ ｒ ｈｔ ｃ ｕ ｅ，。ｖ ｌｐｍ ｅ ｔｅ ｖ ｒ ｎ ｅ ｔ ｈ ａ ｉ ｏ ｍ Ｓ ｅ ｒ ｕｎ ｒ ａ ｓ ｇ ｄ ｉ ｌ ｅ ｔｔ ｏｎ ｏ ｈ ｙ ｔ ｍ ａ ｃ ｉ ｔ ｒ ｏｅ ｅ。 ｅ ｏ ｎ ｎ ｉｏ ｍ ｎ ， ｅ ｂ ｓｃ ｍｏｄｕｅ ｄｅ ｔ ． ｎ ‘ ｔ ｌ ｓｇｎ ａ ｄ
ｔ ｅ ａ ｍｉｉ ｍ ｏ ｔ Ｏ ａ ｈ ｅ ｅｈｉ ．ｅ ｄ，ｏｓ ｎ ｅ ｅ ｅ ｒｍｕ ｃ ｓ ｃ ｉ ｖ ｇｈｓ ｅ ｃ ｔ ｄ ｅ ｅｄ［ ｌ ｔ ｏ ａ 口ｍｅ ｔｐ ｏ ｅ ｔ ｅ ｉ ｍｅｎｓ ｔ ｃｈｅｖ ｅ ｒ ｊ ｃ ｑｕｒ ｒ ｅ ｔ， ａ ｉ ｅ＆ｈｇｈ ｓ ｅｔ ｅ ｕｒ ｍｅ ｔ ｏ ｉ ａｆ ｙ ｒ ｑ ｉ ｅ ｎｓ
Ｗ８Ｌ ８Ｄ 是 一 个 Ｓ ／ ６３８ ＤＭＭＣ记 忆 主 机 接 口之 间 的 桥 梁 ，
ｆ｝ ｌ ＿ 单向性 ： 一个时间只能读或者写 ， 所以同一个 Ｄ ｔＢ ｆｒ ｏ ｕｅ ａ ｆ
可 以一 会 是 Ｒ ａ ｕｆ ， 会 是 Ｗｒｅ ｕ ｅ； ｅｄ ｆｒ一 Ｂ ｅ ｉ ｆ ｒ ｔＢ ｆ
Ｚｈ ｏ Ｊ ｎ － ｉ ｎ ， ｕａ － ｕ Ｗ ａ ｅ ， ｕ Ｇｕａ —ｈ ａ Ｎｎｔ ｎｖ ｒｉ ｆ ｈ ｎ ，ｈ ｎ ｉ ａ ｉ ｇ ｌ ｇ Ｑｕ Ｓｈ ｎｇ ｒ ， ｎｇ Ｆ ｉ ａ Ｈ ｎ ｕ ｆ ｒ Ｕ ｉ ｓ ｙｏ ｉａＳ ａ ｘ ｈ ｅ ｔ Ｃ
Ｔ ｉｕｎ０ ０ ５） ａｙａ ３ ０ １
１引言
”ｅｕｅＤｇａ Ｍｅ ｏ ａｄ ，目 ” 全 数 码 存 储 ”是 Ｓｃｒ ｉｔ ｍ ｒ Ｃ ｒ” ｌ 安 ｉｌ ｙ Ｊ ， 由 日本 松 下 公 司 、 芝 公 司和 美 国 Ｓ Ｎ ＩＫ公 司共 同 开 发 研 东 Ａ ＤＳ
Ｓ Ｄ模 块 ： 令处 理 ， 应 产 生 ， 态 迁 移 ， 误 处 理 。 命 响 状 错
用 于 主微 处 理 器 及 ｓ ／ ＤＭＭｃ 设计 主 要 完 成 系 统 架 构设 计 以 。
及部分功能模块 的算法分析 和设计 ，并针对过程 中出现 的一
些 问 题 进 行 理 论 方 面 的研 究１ Ｉ 。
２Ｓ 卡 设 计 Ｄ
Ｓ Ｄ卡的 Ｓ ｅ ｔ， ａｄ ｌｓ Ｄ， ａａＮ ｎ Ｆａｈ是数据通路 。Ｓ Ｄ卡的硬件模
者 ３个字 节 ；一 个 指 令 执 行 时 间 可 能 是 １ 机 器 周 期 、 个 机 个 ２ 器 周 期 或 者 ４个 机 器 周 期 。
图 １ ＳＤ卡 硬 件模 块 图
囵 圣 詹 孽
绿 色质 量观 察
２２通 讯 技 术 ．
时钟源的 Ｗ８ Ｌ ８ Ｄ频率从 ３５ ＭＨ 至 ２ ｚ ６ ３８ ． ８ ｚ ５ＭＨ 。如果时 钟源有外部时钟 ， 可能被用来作为时钟输入 ， 其最高频率是 ２ ５
摘 要： Ｓ 在 Ｄ存储 卡设计 讨论 的基础 上给 出了实现 过程 ， 论开发 平 台。围绕提 高速度 设计 和实现 了系统 架构 ， 讨
开发 环境 ，基本模 块 设 计和 读写 模块 设 计。通 过 这样 的实 现 ，可 以 使读 写 的速 度达 列 ２ Ｍ ／、 ２ Ｂ ｓ ０ Ｂ ｓ １ Ｍ ／。通 过 Ｗ８ Ｌ ８ Ｄ桥 接芯 片 ， ６ ３８ 控制器 和 Ｎ ｎ ｌ ｈ 片两 块大 的芯片实 现 ｓ ａｄ ａ 芯 Ｆｓ Ｄ卡 硬｛ 部 分。通 过 四大 模块寒 设计 和实 现 ＝ 譬 控制 器 ， 证最 小 的成 本来实 现 高速度 ， 足工程对 成本 和速度 的要 求 ， 到 了极高 的安全要 求 。 保 满 达
图 ３Ｓ 卡 主 从 式 通 讯 模 式 Ｄ
麝窜 麓 折 响应 产生
图 ２Ｗ ８ Ｌ ８ Ｄ 桥 接 芯 片 电路 图 ６３８
Ｓ 扛 ｎ Ｄ ｅ ０嚣
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Ｓ） ｉ蒋 存瓣
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Ｗ８ Ｌ ８ Ｄ桥 接 芯 片 电ｅ Ｉ Ｏ ｌｒ ｎ ａ ｈ ｃ Ｄ ａ ｄ ｃｈｐ ｈ ｄ ｒ ｌ ． 。Ｗ ｇｅ Ｎａ ｄ Ｆｌｓ ｈｉＳ ＳＤ ｃ ｒ ｉ ａｒ ｗａｒ ｒ Ｕ ｏ ｏ ｌ ｓｇｎ ｄ ａ ｄ ｉ ｐｅｍｅ ｔｄ ｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ， ａ ａｎ ｅ ａｎ ａ ｅ Ｔｈ Ｏ ｇｈｆ ｕｒ ｍ ｄｕｅｓｄｅ ｉ ｅ ｎ ｍ ｌ ｌ ｒ ｅ ｈ ｏ ｔｏｌ ｇｕ ｒ — ｅｒ
光 二 极 管 Ｄｌ 来 指 示 卡 是 否 插 人 ， 光 二 极 管 Ｄ 用 发 ２用来 指 爪
Ｂ忭 Ｉ１ ｕ ｆ据 ５ ｜ 糜 熬写
图 ４Ｓ 卡 模块 软 件 架构 图 Ｄ
４Ｎａ ｄＦａ ｈ存 储 管 理 设 计 ｎ ｌｓ
存 储 系 统包 括 文件 系 统（ｉ ｙｌ ） 质 管理 （ ｄａ ｎ ＦｌＳ ｓ ｍ 和介 ｅ ｅ Ｍｅ ｉＭａ— ａｅ ｅ ０ 个 层 次 ； 件 操 作 （ ｅ 几） 区操 作 ｅ＇ｒ 口） ｇｍ ｎ 两 文 ｉ ｆ 接 ｌ ， 扇 ｃ 接 ， ｔ ｏ 和 Ｆａｈ 作 （ ａｈ 口） 个接 口。介 质 管理 是 我 们需 要 分 析 和设 ｌ 操 Ｆ ｓ接 ｓ ｌ 计 的模 块 网 ５ 示 是整 个存 储 系统 的模 块接 口图 。 。 所 介 质 管 理 模 块 就 是 现 在 要 研 究 的 对 象 ，这 个 系统 有 两 个 边 界 ： 个 是 文 件 系统 ； 一 个 是 Ｎ ｎ ｌ ｈ 介 质 管 理 模 块 和 一 另 ａｄ ａ 。 Ｆｓ 文 件 系统 的 接 口足 扇 区 操 作 ， Ｎ ｎ ｌｓ 接 Ｉ是 Ｆａｈ操 而 ａｄＦａｈ的 Ｉ ｌｓ 作 （ ａｅ和 Ｂｏｋ操 作 ）我 们 的 ：作 就 是 要 定 义 Ｓｃ ｒ 口和 Ｐｇ ｌ ｃ 。 ｅｔ 接 ｏ Ｆａｈ 口， Ｉ 接 ｓ 以及 映 射 扇 区操 作 到 Ｆａｈ操 作 。 ｌ ｓ