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关键字：SD存储卡 SD模式 Flash控制器 数据缓存 FPGA
SD存储卡接口定义了两种通信模式，SD模式和SPI模式。分析了SD传输协议后，给出了一种SD模式设备接口的设计方案。该设计能够自动解析主机发送的命令并响应，与Flash控制器相连后可以对Flash进行读写操作。为了解决数据存取的时序问题，使用了数据缓存技术。FPGA验证表明，该接口能够被电脑识别为SD卡，达到了设计目标。
1 引言
SD卡（Secure Digital Card）是“安全数码存储卡”的简称，于1999年8月由美国SanDisk公司、日本东芝和松下公司共同开发研制成功。随着数码产品的广泛使用，目前SD卡已经成为消费数码产品设备中最广泛的一种存储卡。在手机中，大量的安全增值业务设计就是通过SD接口实现的。SD物理层规范定义了两种可选择的通信协议：SD模式和SPI模式。
本文在研究了SD物理层规范的基础上，实现SD设备接口SD模式的前端设计，并进行了FPGA原型验证。
2 SD存储卡接口SD模式介绍的书写规则
SD卡与控制器之间通过以下9线连接：时钟CLK、命令CMD、数据D0～D3、电源VDD和两根地线VSS。其总线拓扑结构如图1所示。命令和响应在CMD线上传输，数据在D0（标准总线模式）或D0～D3（宽总线模式）线上传输。
SD卡的所有命令都是6字节长度。一个命令总是以起始位（0）开始，后跟传输方向位（1），接下是6位命令索引，然后是32位命令参数，CRC7校验位，结束位（1）。SD的响应分为R1、R1b、R2、R3、R6、R7六种，其中R1、R1b、R3、R6、R7为6字节长度。R2为17字节长度，用于读取SD卡的CID／CSD寄存器内容。一个响应总是以起始位（0）开始，后跟一个传输方向位（0）。除了R3响应类型，所有的响应都有CRC保护。以一个结束位（1）结束。SD数据传输以块为单位，每个块总是由数据起始位（0）、数据位、CRC16校验位和数据结束位（1）组成。
图1 SD卡SD模式的总线拓扑结构
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