【摘要】：隨著信息技術的發(fā)展，SDIO接口廣泛應用于各種嵌入式微處理器中，成為便攜類電子設備的重要接口之一。本論文基于國家“863”項目—“面向高性能嵌入式應用的可重構媒體處理器SoC芯片設計和實現(xiàn)”—的實際需求，完成了一款基于AHB總線的SDIO主控制器設計。 本文在深入分析研究SDIO主控制器協(xié)議和SDIO接口通信機制的基礎上，完成SDIO主控制器的模塊劃分和總體結構設計。根據(jù)SDIO主控制器內(nèi)部命令流、數(shù)據(jù)流傳輸特點，將其劃分為AHB系統(tǒng)總線接口單元、總線控制單元、同步模塊、FIFO接口模塊、從機卡控制單元五個部分。為提高系統(tǒng)性能，本設計支持SDMA、ADMA1和ADMA2三種DMA數(shù)據(jù)傳輸機制和中斷查詢機制。 在低功耗應用場合，可以通過參數(shù)配置將本設計中的DMA主機模式、內(nèi)部FIFO深度、FIFO傳輸模式和外部RAM連接方式配置成低功耗模式。本文在狀態(tài)機的設計中采用有限狀態(tài)機分割技術，該技術可以降低功耗、面積開銷。在雙向雙端口異步FIFO的設計中，本文提出了兩種雙向雙端口異步FIFO全局狀態(tài)檢測機制：單拍置空/滿雙向FIFO狀態(tài)檢測機制和塊操作雙向FIFO狀態(tài)檢測機制。其中單拍置空/滿雙向FIFO狀態(tài)檢測機制中的指針編碼采用普通格雷碼，，當FIFO處于空/滿狀態(tài)時經(jīng)過一個時鐘周期將空/滿狀態(tài)傳遞到FIFO讀/寫控制器中；塊操作雙向異步FIFO檢測機制與異步FIFO中的塊操作傳輸模式相對應，具有總線使用效率高的優(yōu)點。 本文對SDIO主控制器進行了RTL級設計實現(xiàn)、驗證、邏輯綜合和優(yōu)化�；赥SMC65LPCMOS的標準單元庫工藝實現(xiàn)，典型工作頻率為200MHz，面積61003.910599um2，功耗39.3669uW。對所做設計進行了邏輯模擬驗證和FPGA仿真，驗證結果表明本設計功能正確，滿足項目系統(tǒng)性能要求。本設計已應用于實際項目中。
【圖文】：

圖 1 . 1 SD IO 接 口應 用 場 景舉 例[1 ]本 論 文 是 在 S DI O 接 口 廣 泛 應 用 的 背 景 下 ， 結 合 國 家" 8 6 3" 項 目 “ 面 向 高 性能 嵌入 式 應用 的 可 重 構媒 體 處 理器 S o C 芯 片設 計 和實 現(xiàn) ” 的 實際 需 求 ，完 成 了 一款 基 于 AH B (A d v a n c ee Hi gh - pe r f o rm an ce Bu s ) 總線 的 高性 能 S DI O 主控 制 器 I P核的 設計 。 可重 構 多媒 體 S oC 芯 片結 構 如圖 1. 2 所示 ，它是 一款 基 于 AR M 1 13 6 J F-S 設 計 面 向 高 性 能 媒 體 處 理 應 用 的 可 重 配 置 S oC 芯 片 。 S DI O 主 控 制 器 作 為 該多媒 體 S oC 芯片 中 的擴 展 接 口 控制 器 ， 與系 統(tǒng) AH B 總線 相 連， 用 于 芯 片對 SD 卡、 M M C 卡、 e - M M C 卡、 S DI O 卡 等帶 有 S DI O 接 口的 外設 進 行訪 問和 數(shù) 據(jù) 傳 輸。 A H B 總 線調(diào) 試 接 口功 耗 控 制A H B 總 線控 制 器A R M1 1 3 6A H B 接 口L C D控 制 器外 部 存 儲 器 接口E M I 控 制 器T S 流 接 口控 制 器可 重 構 媒 體S o C芯 片

圖 4 . 7 分 割狀 態(tài)機 電 路 控制 圖[3 0 ]對 于 狀 態(tài) 圖 中 各 狀 態(tài) 的 劃 分 一 般 采 用 優(yōu) 化 算 法 進 行 處 理 ， 建 立 以 整 個 狀 態(tài)機實 現(xiàn) 功耗 最 低為 目 標 進行 優(yōu) 化， 得 到 最終 狀 態(tài)劃 分 結果 。 在 S DI O 主控 制 器的 設 計 過 程中 對 狀 態(tài)機 的 分 割基 于 狀 態(tài)機 的 功 能進 行 。如果 某 個 功 能 在 整 個 控 制 過 程 中 使 用 頻 繁 （ 比 如 數(shù) 據(jù) 的 讀 寫 控 制 功 能 ） ， 將 狀 態(tài)機 中 能 完 成 那 個 獨 立 功 能 的 幾 個 狀 態(tài) 從 狀 態(tài) 機 中 分 割 出 來 ， 成 為 一 個 獨 立 的 狀態(tài)機 。 在 設計 BI U 數(shù) 據(jù) 控制 器 對 應的 狀 態(tài) 機時 ， 將 用 于數(shù) 據(jù) 傳 輸?shù)?讀 數(shù) 據(jù)操 作 和 寫 數(shù) 據(jù) 操 作 狀 態(tài) 從 總 狀 態(tài) 機 中 分 割 出 來 分 別 構 成 讀 數(shù) 據(jù) 傳 輸 狀 態(tài) 機 和 寫 數(shù) 據(jù) 傳輸 狀態(tài) 機 ，最 終 形 成 由三 個 狀 態(tài)機 共 同 完成 BI U 單 元數(shù) 據(jù) 傳輸 的 控 制 的局 面 。 圖 3. 9 中的 紅 色和 綠 色 狀態(tài) 都 是 狀態(tài) 分 割 時加 入 的 “空 閑 狀 態(tài)” 。 在 AD M A 控 制 器 狀 態(tài) 機 的 設 計 中 ， 也 同 樣 采 用 了 狀 態(tài) 機 分 割 技 術 。 將AD M A 傳 輸 中 完 成 一 個 具 體 頁 面 傳 輸 的 S DM A 狀 態(tài) 狀 態(tài) 作 為 一 個 獨 立 的 狀 態(tài)機 。 經(jīng)過 這 樣的 狀 態(tài) 機分 割 ， 使 得 S DI O 主 控制 器 也支 持 S DM A 模 式 的數(shù) 據(jù) 傳 輸 ， 同 時 時 AD M A 控 制 狀 態(tài) 機 的 實 現(xiàn) 邏 輯 比 不 進 行 狀 態(tài) 分 割 更 簡 單 。 圖 3. 2 0
【學位授予單位】：國防科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TP332

【引證文獻】

相關碩士學位論文 前1條

1 曲陽;基于SDIO接口通信的智能移動終端[D];北京郵電大學;2012年

本文編號：2594566