eMMC主机控制器设计与研究
发布时间：2021-12-19 03:49
随着安防市场高清化趋势加剧,安防监控芯片对外部存储器速度和容量的要求也不断提高。eMMC（Embedded Multi-Media Card）凭借容量大、速度快、使用简便、安全性高等优异性能成为安防芯片外部存储升级的首选,相应主机控制器的开发也成为业内关注的焦点。目前安防芯片领域的eMMC主机控制器设计方案还比较落后,尤其对eMMC 5.1规范的支持仍然非常欠缺。本文针对实际应用需求,研究设计了一款基于AMBA 3.0总线,符合eMMC 5.1协议规范,集成于安防监控芯片中的eMMC主机控制器,用于实现SoC芯片与eMMC设备之间的通信,能够满足安防监控芯片对于大容量高清视频数据实时存储的需求,对设计高性能SoC芯片,提升系统外部存储性能具有重要的应用意义。本设计深入研究了eMMC、APB、AXI协议,力求达到最优的性能、兼容性和健壮性。eMMC主机控制器全面支持eMMC 5.1协议,主要创新成果包括:（1）基于eMMC5.1协议的新特性,在硬件上实现了命令排队功能,有助于改善频繁碎片化存取操作的性能。（2）控制器中设置了自动命令寄存器,能够在一个命令完成后自动开启下一命令的发送,简化...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图4-3时钟4倍分频信号波形示意图
第五章 验证与分析寄存器即 0x80。5.2 寄存器读写验证通过 APB 接口对所有读写寄存器依次写入 32'h00000000，32'hFFFFFFFF，32'h55555555，32'hAAAAAAAA，再读出寄存器值与理论值比较，结果正确。图 5-3 为命令参数寄存器（32 位）、命令编号寄存器（6 位）的读写测试仿真波形。
图 5-3 寄存器读写仿真波形5.3 命令响应传输验证5.3.1 无响应命令eMMC 包含无响应的命令类型，设备不会对此类命令产生响应。eMMC 的无响应命令包括 CMD0、CMD4、CMD15。以 CMD0 为例，图 5-4 是 CMD0（go_idle_state）的命令发送仿真波形图。命令参数为 32'h00000000，用于使设备进入 IDLE 状态。4.6.2 小节的命令发送状态机从 IDLE（0）状态依次跳转到 START（1）、TRANSTION（2）、INDEX（3）、ARGUMENT（4）、CRC7（5）、END（6）状态，再返回 IDLE 状态，完成命令发送。响应类型设置为 2'h0，指示当前命令无响应。对于无响应命令，命令发送完成cmd_finish 后就产生 cmd_complete 脉冲信号，指示命令完成。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Virtex-6 FPGA的eMMC控制器设计[J]. 张耀军,孙铭,王锏. 单片机与嵌入式系统应用. 2016 (02)
[2]基于SRAM乒乓操作的数据采集系统的设计[J]. 李芮,李晓,王志斌,王国梁. 济南大学学报(自然科学版). 2015(02)
[3]安防芯片厂商机遇和挑战并存[J]. 王华安. 中国公共安全. 2014(20)
[4]新技术与方案不断涌现 安防芯片市场空间广阔[J]. 秦德虎. 中国安防. 2014(15)
[5]eMMC/eMCP将成为移动设备嵌入式存储主导技术[J]. 鲁慧荣. 集成电路应用. 2013(02)
[6]钓鱼岛事件对我国安防制造业的影响[J]. 刘毅,李文龙,王义学,李鹤. 中国安防. 2012(11)
[7]基于AXI总线的DMA控制器的设计与实现[J]. 蒲杰,李贵勇. 重庆邮电大学学报(自然科学版). 2012(02)
[8]基于FPGA双RAM乒乓操作的数据存储系统的研究[J]. 钱黄生,夏忠珍. 科技信息. 2010(21)
[9]基于Verilog的有限状态机设计与优化[J]. 孔昕,吴武臣,侯立刚,周毅. 微电子学与计算机. 2010(02)
[10]基于Verilog的CRC并行实现[J]. 黄维超,刘桥,黄初华. 微计算机信息. 2009(30)
硕士论文
[1]基于eMMC的高速大容量存储卡研制[D]. 刘宝文.哈尔滨工业大学 2015
[2]安全SOC芯片中eMMC主接口的设计与实现[D]. 曹军.辽宁大学 2014
[3]跨时钟域信号同步技术研究[D]. 魏堃.西安电子科技大学 2009
[4]超大规模专用集成电路的功能仿真和验证[D]. 夏晓菲.华中科技大学 2004
本文编号：3543712
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图4-3时钟4倍分频信号波形示意图
第五章 验证与分析寄存器即 0x80。5.2 寄存器读写验证通过 APB 接口对所有读写寄存器依次写入 32'h00000000，32'hFFFFFFFF，32'h55555555，32'hAAAAAAAA，再读出寄存器值与理论值比较，结果正确。图 5-3 为命令参数寄存器（32 位）、命令编号寄存器（6 位）的读写测试仿真波形。
图 5-3 寄存器读写仿真波形5.3 命令响应传输验证5.3.1 无响应命令eMMC 包含无响应的命令类型，设备不会对此类命令产生响应。eMMC 的无响应命令包括 CMD0、CMD4、CMD15。以 CMD0 为例，图 5-4 是 CMD0（go_idle_state）的命令发送仿真波形图。命令参数为 32'h00000000，用于使设备进入 IDLE 状态。4.6.2 小节的命令发送状态机从 IDLE（0）状态依次跳转到 START（1）、TRANSTION（2）、INDEX（3）、ARGUMENT（4）、CRC7（5）、END（6）状态，再返回 IDLE 状态，完成命令发送。响应类型设置为 2'h0，指示当前命令无响应。对于无响应命令，命令发送完成cmd_finish 后就产生 cmd_complete 脉冲信号，指示命令完成。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Virtex-6 FPGA的eMMC控制器设计[J]. 张耀军,孙铭,王锏. 单片机与嵌入式系统应用. 2016 (02)
[2]基于SRAM乒乓操作的数据采集系统的设计[J]. 李芮,李晓,王志斌,王国梁. 济南大学学报(自然科学版). 2015(02)
[3]安防芯片厂商机遇和挑战并存[J]. 王华安. 中国公共安全. 2014(20)
[4]新技术与方案不断涌现 安防芯片市场空间广阔[J]. 秦德虎. 中国安防. 2014(15)
[5]eMMC/eMCP将成为移动设备嵌入式存储主导技术[J]. 鲁慧荣. 集成电路应用. 2013(02)
[6]钓鱼岛事件对我国安防制造业的影响[J]. 刘毅,李文龙,王义学,李鹤. 中国安防. 2012(11)
[7]基于AXI总线的DMA控制器的设计与实现[J]. 蒲杰,李贵勇. 重庆邮电大学学报(自然科学版). 2012(02)
[8]基于FPGA双RAM乒乓操作的数据存储系统的研究[J]. 钱黄生,夏忠珍. 科技信息. 2010(21)
[9]基于Verilog的有限状态机设计与优化[J]. 孔昕,吴武臣,侯立刚,周毅. 微电子学与计算机. 2010(02)
[10]基于Verilog的CRC并行实现[J]. 黄维超,刘桥,黄初华. 微计算机信息. 2009(30)
硕士论文
[1]基于eMMC的高速大容量存储卡研制[D]. 刘宝文.哈尔滨工业大学 2015
[2]安全SOC芯片中eMMC主接口的设计与实现[D]. 曹军.辽宁大学 2014
[3]跨时钟域信号同步技术研究[D]. 魏堃.西安电子科技大学 2009
[4]超大规模专用集成电路的功能仿真和验证[D]. 夏晓菲.华中科技大学 2004
本文编号：3543712
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