基于AHB总线的SD/TF卡HOST控制器的设计与验证
发布时间：2021-05-24 17:42
随着电子信息技术的不断发展和电子产品的日益增加，用户对于存储介质的容量性能的要求不断提高在众多移动Flash卡中，SD/TF卡以其体积小功耗低高可靠性可擦写非易失性等优点不断发展壮大，并成为主流的存储媒介之一本文首先调研了SD卡标准的发展及应用情况，通过分析现有文献中SD卡控制器的优点和缺陷，提出了SD/TF卡HOST控制器IP核的功能需求，并基于此需求设计实现了新型的SD/TF卡HOST控制器IP核本文所设计的SD/TF卡控制器IP核基于SD3.0协议，在数据输入端使用AHB接口协议该控制器分为系统总线桥接器和卡总线桥接器，其中系统总线桥接器完成IP核与外部AHB总线之间的数据交互DMA和中断请求控制；卡总线桥接器完成对存储卡的读写操作本文使用Verilog HDL语言完成了SD/TF卡控制器硬件结构的描述，搭建了基于BFM的验证平台，完成了功能验证本文采用Synopsys公司的Design Compiler工具，基于SMIC0.35微米工艺库，对所设计的IP核进行了逻辑综合综合结果表明，IP核中AMBA总线接口部分可工作在100MHz，SD/TF卡总线接口可工作在50MHz相比现有...
【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：110 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
1.1.1 Flash 存储器的简介
1.1.2 基于 Flash 技术的存储卡概述
1.1.3 SD 卡的发展
1.2 国内外相关研究现状
1.2.1 常用片上总线简介
1.2.2 SD/TF 卡控制器的研究现状
1.3 课题研究意义
1.4 论文主要工作及章节安排
第二章 SD/TF 协议概述
2.1 SD/TF 卡接口说明
2.2 SD 卡工作模式
2.2.1 SD 模式
2.2.2 SPI 模式
2.3 SD 卡操作模式
2.3.1 卡识别模式
2.3.2 数据传输模式
2.4 SD 卡指令说明
2.5 工作时序
2.5.1 指令及响应时序
2.5.2 读数据时序
2.5.3 写数据时序
2.6 本章小结
第三章 SD/TF 卡 HOST 控制器的设计
3.1 SD/TF 卡 HOST 控制器整体设计方案
3.2 AHB 接口模块设计
3.2.1 AHB 接口模块的功能描述
3.2.2 控制状态寄存器的设计
3.2.3 AHB 接口模块的设计实现
3.3 时钟管理模块设计
3.3.1 时钟管理模块的功能描述
3.3.2 时钟管理模块的设计实现
3.4 命令模块设计
3.4.1 命令模块的功能描述
3.4.2 命令模块的设计实现
3.4.3 命令状态机设计
3.5 数据发送模块设计
3.5.1 数据发送模块的功能描述
3.5.2 数据发送模块的设计实现
3.5.3 数据发送状态机设计
3.6 数据接收模块设计
3.6.1 数据接收模块的功能描述
3.6.2 数据接收模块的设计实现
3.6.3 数据接收状态机设计
3.7 DMA 请求信号生成模块
3.8 中断请求信号生成模块
3.9 相关其他子模块
3.9.1 并串转换与串并转换子模块
3.9.2 循环冗余编码（CRC）检测子模块
3.10 本章小结
第四章 SD/TF 卡控制器验证及性能评估
4.1 基于 BFM 的验证平台设计
4.1.1 BFM 模型概述
4.1.2 验证平台搭建
4.1.3 AHB 接口功能模型 AHB_BFM 模块设计
4.1.4 SD/TF 卡总线功能模型 SD_BFM 模块设计
4.1.5 CHECK_OUT 模块设计
4.2 基于 BFM 的功能验证
4.2.1 AHB 侧接口验证
4.2.2 时钟逻辑验证
4.2.3 指令通道验证
4.2.4 数据通道验证
4.2.5 支持 SD3.0 协议功能验证
4.2.6 DMA 请求验证
4.2.7 中断请求验证
4.2.8 CHECK_OUT 数据对比结果
4.3 ASIC 逻辑综合及性能评估
4.4 时序仿真与一致性验证
4.5 本章小结
第五章 总结和展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FPGA的SD卡控制器设计[J]. 唐磊,洪传荣,朱广信,徐红,常丽萍. 电声技术. 2011(03)
[2]SD卡控制器的FPGA实现[J]. 李德桥,丁克勤. 仪表技术. 2010(08)
[3]SoC片上五种总线标准的分析比较[J]. 邓崇亮,覃焕昌. 百色学院学报. 2008(03)
[4]基于OpenVera搭建MMC卡验证模型[J]. 董杨鑫,郑建宏. 微计算机信息. 2008(08)
[5]VoWLAN语音终端开发设计[J]. 李云燕,龙昭华,蒋贵全,毛周明. 微计算机信息. 2007(35)
[6]利用CPLD实现对TH58NVG1S3A控制的研究[J]. 严海消,阮锦. 微计算机信息. 2007(32)
[7]SDA首次现身通信展，捍卫SD卡王者地位[J]. 文竹. 数字通信世界. 2007(11)
[8]一种SD卡控制器的硬件实现[J]. 左源,刘新宁,师超. 电子器件. 2007(02)
[9]非易失存储器NAND Flash及其在嵌入式系统中的应用[J]. 马丰玺,杨斌,卫洪春. 计算机技术与发展. 2007(01)
[10]基于SM卡的汽车ESP数据采集系统设计[J]. 于良耀,宋健,吴凯辉. 电子技术应用. 2006(12)
硕士论文
[1]安全SD卡SoC芯片的SPI接口设计与实现[D]. 张建龙.辽宁大学 2011
[2]基于SD卡的数据恢复技术研究[D]. 刘思伽.电子科技大学 2010
[3]测量仪器基于SD卡的数据导出接口系统设计[D]. 刘景文.天津大学 2009
[4]基于BFM的USB2.0设备控制器的验证[D]. 池大伟.哈尔滨工业大学 2008
[5]基于SEP3203的嵌入式文件系统在MMC卡上的研究与实现[D]. 杨卓.南京理工大学 2008
[6]基于Flash存储器的嵌入式文件系统的研究与实现[D]. 孙健.西安电子科技大学 2008
[7]IIC总线接口IP核的设计与验证[D]. 贺珊.合肥工业大学 2007
[8]基于APB总线的SD储存卡主控制器的设计和验证[D]. 马俊.上海交通大学 2007
[9]高速CF卡阵列固态存储技术的接口逻辑仿真分析[D]. 李敏杰.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2004
本文编号：3204592
【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：110 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
1.1.1 Flash 存储器的简介
1.1.2 基于 Flash 技术的存储卡概述
1.1.3 SD 卡的发展
1.2 国内外相关研究现状
1.2.1 常用片上总线简介
1.2.2 SD/TF 卡控制器的研究现状
1.3 课题研究意义
1.4 论文主要工作及章节安排
第二章 SD/TF 协议概述
2.1 SD/TF 卡接口说明
2.2 SD 卡工作模式
2.2.1 SD 模式
2.2.2 SPI 模式
2.3 SD 卡操作模式
2.3.1 卡识别模式
2.3.2 数据传输模式
2.4 SD 卡指令说明
2.5 工作时序
2.5.1 指令及响应时序
2.5.2 读数据时序
2.5.3 写数据时序
2.6 本章小结
第三章 SD/TF 卡 HOST 控制器的设计
3.1 SD/TF 卡 HOST 控制器整体设计方案
3.2 AHB 接口模块设计
3.2.1 AHB 接口模块的功能描述
3.2.2 控制状态寄存器的设计
3.2.3 AHB 接口模块的设计实现
3.3 时钟管理模块设计
3.3.1 时钟管理模块的功能描述
3.3.2 时钟管理模块的设计实现
3.4 命令模块设计
3.4.1 命令模块的功能描述
3.4.2 命令模块的设计实现
3.4.3 命令状态机设计
3.5 数据发送模块设计
3.5.1 数据发送模块的功能描述
3.5.2 数据发送模块的设计实现
3.5.3 数据发送状态机设计
3.6 数据接收模块设计
3.6.1 数据接收模块的功能描述
3.6.2 数据接收模块的设计实现
3.6.3 数据接收状态机设计
3.7 DMA 请求信号生成模块
3.8 中断请求信号生成模块
3.9 相关其他子模块
3.9.1 并串转换与串并转换子模块
3.9.2 循环冗余编码（CRC）检测子模块
3.10 本章小结
第四章 SD/TF 卡控制器验证及性能评估
4.1 基于 BFM 的验证平台设计
4.1.1 BFM 模型概述
4.1.2 验证平台搭建
4.1.3 AHB 接口功能模型 AHB_BFM 模块设计
4.1.4 SD/TF 卡总线功能模型 SD_BFM 模块设计
4.1.5 CHECK_OUT 模块设计
4.2 基于 BFM 的功能验证
4.2.1 AHB 侧接口验证
4.2.2 时钟逻辑验证
4.2.3 指令通道验证
4.2.4 数据通道验证
4.2.5 支持 SD3.0 协议功能验证
4.2.6 DMA 请求验证
4.2.7 中断请求验证
4.2.8 CHECK_OUT 数据对比结果
4.3 ASIC 逻辑综合及性能评估
4.4 时序仿真与一致性验证
4.5 本章小结
第五章 总结和展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FPGA的SD卡控制器设计[J]. 唐磊,洪传荣,朱广信,徐红,常丽萍. 电声技术. 2011(03)
[2]SD卡控制器的FPGA实现[J]. 李德桥,丁克勤. 仪表技术. 2010(08)
[3]SoC片上五种总线标准的分析比较[J]. 邓崇亮,覃焕昌. 百色学院学报. 2008(03)
[4]基于OpenVera搭建MMC卡验证模型[J]. 董杨鑫,郑建宏. 微计算机信息. 2008(08)
[5]VoWLAN语音终端开发设计[J]. 李云燕,龙昭华,蒋贵全,毛周明. 微计算机信息. 2007(35)
[6]利用CPLD实现对TH58NVG1S3A控制的研究[J]. 严海消,阮锦. 微计算机信息. 2007(32)
[7]SDA首次现身通信展，捍卫SD卡王者地位[J]. 文竹. 数字通信世界. 2007(11)
[8]一种SD卡控制器的硬件实现[J]. 左源,刘新宁,师超. 电子器件. 2007(02)
[9]非易失存储器NAND Flash及其在嵌入式系统中的应用[J]. 马丰玺,杨斌,卫洪春. 计算机技术与发展. 2007(01)
[10]基于SM卡的汽车ESP数据采集系统设计[J]. 于良耀,宋健,吴凯辉. 电子技术应用. 2006(12)
硕士论文
[1]安全SD卡SoC芯片的SPI接口设计与实现[D]. 张建龙.辽宁大学 2011
[2]基于SD卡的数据恢复技术研究[D]. 刘思伽.电子科技大学 2010
[3]测量仪器基于SD卡的数据导出接口系统设计[D]. 刘景文.天津大学 2009
[4]基于BFM的USB2.0设备控制器的验证[D]. 池大伟.哈尔滨工业大学 2008
[5]基于SEP3203的嵌入式文件系统在MMC卡上的研究与实现[D]. 杨卓.南京理工大学 2008
[6]基于Flash存储器的嵌入式文件系统的研究与实现[D]. 孙健.西安电子科技大学 2008
[7]IIC总线接口IP核的设计与验证[D]. 贺珊.合肥工业大学 2007
[8]基于APB总线的SD储存卡主控制器的设计和验证[D]. 马俊.上海交通大学 2007
[9]高速CF卡阵列固态存储技术的接口逻辑仿真分析[D]. 李敏杰.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2004
本文编号：3204592
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jisuanjikexuelunwen/3204592.html
