FPGA：SD卡

SD 卡可轻松与 FPGA 连接。我们的SD卡项目分为两部分：

SD 卡 1 - FPGA 连接

SD 卡可轻松与 FPGA 连接。 它们有不同的尺寸（标准、迷你和微型），但在电气上它们的工作方式相同。 让我们关注 micro-SD 卡，因为它们非常小且现在很受欢迎。

Micro-SD 卡有 8 个针脚。首先，电源连接在引脚 4 和 6 上。

然后，您需要 3 到 6 个 FPGA 引脚连接，具体取决于您决定使用的操作模式。

SPI模式

在SPI模式下，DI/DO线是单向的。这意味着：

• 无需在 DI/DO 上上拉

• 命令（以及执行扇区写入时的扇区数据）将发送到 DI 引脚

• 响应（以及执行扇区读取时的扇区数据）从 DO 引脚接收

SPI模式通常用于微控制器系统。 有了FPGA，我们可以更好地为...

SD 模式

在 SD 模式下，CMD/DATx 线是双向的。这意味着：

• CMD/DATx 上需要上拉（FPGA 通常可以在内部提供）

• 命令/响应在CMD引脚上发送/接收

• 扇区数据（用于扇区读取和写入）从 DATx 引脚发送/接收

例如，我们需要在 SD 1 位模式下进行这些连接：

SD 卡 2 - 协议

SD 卡使用命令/响应方案。 例如，命令“17”允许读取卡内存的一个扇区（512字节）。 所有通信都与主机提供的时钟同步（在本例中为FPGA）。 启动时时钟应低于 400KHz，并且在一些卡初始化后可以更快。

所有命令和大多数响应的长度为 48 位（6 字节）。 扇区数据以 512 字节的倍数表示。 例如，这里有一个简单的代码，允许向 SD 卡发送命令。

// we use the Xylo-E FX2 FIFO2 as data source for "commanding" an SD card// the SD card is used in one-bit SD mode// first we are going to drive the SD card at a much slower speed than the FPGA itself// let's create a "shift" signal that is asserted once every 64 clock periodsreg [5:0] cnt=0; always @(posedge clk) cnt <= cnt+1;reg shift=0; always @(posedge clk) shift <= &cnt;// now we serialize every byte we get from the FIFO2reg [2:0] cntbit=0;reg shifting=0;reg [7:0] data=0;always @(posedge clk) if(shift) shifting <= shifting ? ~(&cntbit & ~FIFO2_data_available) : FIFO2_data_available;always @(posedge clk) if(shift & shifting) cntbit <= cntbit+1;always @(posedge clk) if(shift) data <= (FIFO2_data_available & (~shifting | &cntbit)) ? FIFO_DATAIN : {data[6:0],1'b0};assign FIFO_RD = shift & (~shifting | &cntbit);// and send the serial data to the SD cardassign SD_CLK = cnt[5];assign SD_CMD = shifting ? data[7] : 1'bZ;

有些命令没有回复，而其他一些命令会在SD_DAT行发出响应。 例如，要初始化卡，我们从 CMD0 开始，然后是 CMD8：

• CMD0 “GO_IDLE_STATE”

• CMD8“SEND_IF_COND”，预期响应

以下是使用 Xylo-E 演示软件录制的会话：

❌SD.exeUSBdriveropened CMD0400000000095 CMD848000001AA87...OK CMD55770000000065...OK CMD41694018000019...OK CMD55770000000065...OK CMD41694018000019...OK SDHC/SDXC(highcapacity)card CMD242000000004D...OK ASTC3.4 CMD3430000000021...OK RCA=0100 CMD74700010000DD...OK CMD134D0001000053...OK CMD17510000000055...OK FAT32detected Reading1sector(s)startingat8192 CMD175100002000B1...OK Directory/

经过一些初始化后，卡接受 CMD17“READ_SINGLE_BLOCK”，以便可以从卡中读取文件。