CN100365607C - 对sd卡接口进行控制的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
对SD卡接口进行控制的装置，其被连接在主控系统和SD卡之间，含有SD卡控制模块，负责整个SD卡接口控制装置的控制；DMA控制模块，负责DMA传输的控制；SD卡命令产生及应答接收模块，负责基于SD卡物理层标准处理SD卡的命令和应答；和SD卡数据发送及接收模块，负责基于SD卡物理层标准处理SD卡的数据，其中，SD卡控制模块根据主控系统的指令管理SD卡命令产生及应答接收模块和SD卡数据发送及接收模块，并且它们三者之间都相互通过数据线进行双向数据传输，并且SD卡控制模块和DMA控制模块通过数据线进行双向的数据传输。这样，本发明只需根据主控系统的需要对SD卡控制模块进行相应修改，就可以使本发明的SD卡接口模块方便地移植到其他不同的系统中。
Description
技术领域
本发明涉及一种接口控制的装置和方法，尤其涉及到对SD卡的接口进行控制的装置和方法。
背景技术
随着科技的迅速发展，消费电子设备中对非易失性存储卡的需求越来越大。非易失性存储卡包括CF卡、SD(Secure Digital)卡、MMC卡、记忆棒(Memory Stick)等。由于SD卡具有体积小、容量大、速度快、成本相对便宜的特点，因此被广泛地应用于手机、数码相机、PDA等消费电子设备中。另外，由于SD卡在物理尺寸、管脚分布及通信协议上都基本与MMC卡兼容，使得MMC卡的控制接口同样可以实现对SD卡的控制，从而极大地扩展了SD卡的使用范围。为了保证不同厂家设计生产的SD卡之间的兼容性，国际上专门成立了SD卡标准组织，负责为SD卡制造和应用制定统一的标准，标准包括SD卡的通信协议、管脚分布、电气特性等。设备应用商只要根据SD卡的标准设计应用程序，就可以保证对市场上各种品牌的SD卡的兼容性。
而目前市场上的SD卡接口控制装置较少，而且功能上也有较大的局限性，由于SD卡的设计本身也处于快速发展之中，目前的SD卡接口控制装置无法在保证一定灵活性的前提下同时适应大量复杂的数据传输环境。
发明内容
因此，本发明的目的是设计一种符合SD卡标准，能在主控系统的控制下完成对SD卡的操作，并具备很强的兼容性使得可以方便地在不同平台上移植的SD卡接口控制装置。
本发明给出了一种对SD卡接口进行控制的装置，其被连接在主控系统和SD卡之间，并且能够与主控系统和SD卡之间进行双向的数据传输，含有
SD卡控制模块，负责整个SD卡接口控制装置的控制；
DMA控制模块，负责DMA传输的控制；
SD卡命令产生及应答接收模块，负责基于SD卡物理层标准处理SD卡的命令和应答；和
SD卡数据发送及接收模块，负责基于SD卡物理层标准处理SD卡的数据，
其中，主控系统将相应命令的索引、命令参数及应答长度的信息传送给SD卡接口控制装置，SD卡接口控制装置将其转换为符合SD卡物理层标准规定的SD卡命令格式并送给SD卡，同时SD卡接口控制装置根据主控系统所配置的应答长度接收SD卡所产生的应答信号，并将应答送给主控系统进行分析，并且其中，SD卡控制模块根据主控系统的指令管理SD卡命令产生及应答接收模块和SD卡数据发送及接收模块，来完成对SD卡的控制和数据传输，以及
其中，SD卡控制模块、SD卡命令产生及应答接收模块和SD卡数据发送及接收模块之间都相互通过数据线进行双向的数据传输，并且
SD卡控制模块和DMA控制模块通过数据线进行双向的数据传输。
本发明还存在如下的一些改进，SD卡控制模块实现所有的命令索引、应答分析以及对发送和接收数据通道的控制。
SD卡命令产生及应答接收模块只是产生符合SD卡物理层标准的数据格式并完成CRC(循环冗余码校验)校验；在接收应答时，SD卡命令产生应答接收模块只是根据SD卡物理层标准的规定接收SD卡所产生的应答，同时进行CRC校验，并不进行应答的分析。
SD卡数据发送及接收模块在SD卡控制模块的控制下，将来自SD卡控制模块的数据根据SD卡物理层标准进行打包并发送给SD卡，并且将来自SD卡的数据进行分析，提取其中的有效数据并发送给SD卡控制模块。
该控制装置还连接有需要与SD卡进行数据通信的其他客户。
另外，本发明还提供了一种对SD卡接口进行控制的方法，实现在主控系统和SD卡之间进行双向的数据传输，
通过SD卡控制模块进行整个SD卡接口的控制；
通过DMA控制模块进行DMA传输的控制；
通过SD卡命令产生及应答接收模块基于SD卡物理层标准处理SD卡的命令和应答；和
通过SD卡数据发送及接收模块基于SD卡物理层标准处理SD卡的数据，
其中，将主控系统发送的命令的索引、命令参数及应答长度的信息转换为符合SD卡物理层标准规定的SD卡命令格式并送给SD卡，并且根据主控系统所配置的应答长度接收SD卡所产生的应答信号，并将应答送给主控系统进行分析，并且其中，SD卡控制模块根据主控系统的指令管理SD卡命令产生及应答接收模块和SD卡数据发送及接收模块，来完成对SD卡的控制和数据传输，以及
其中，在SD卡控制模块、SD卡命令产生及应答接收模块和SD卡数据发送及接收模块之间都相互连接数据线，以进行双向的数据传输，并且
在SD卡控制模块和DMA控制模块之间通过数据线进行双向的数据传输。
按照本发明对SD卡接口的控制方法进行了如下的改进。SD卡控制模块实现所有的命令索引、应答分析以及对发送和接收数据通道的控制。
SD卡命令产生及应答接收模块只是产生符合SD卡物理层标准的数据格式并完成CRC(循环冗余码校验)校验；在接收应答时，SD卡命令产生应答接收模块只是根据SD卡物理层标准的规定接收SD卡所产生的应答，同时进行CRC校验，并不进行应答的分析。
SD卡数据发送及接收模块在SD卡控制模块的控制下，将来自SD卡控制模块的数据根据SD卡物理层标准进行打包并发送给SD卡，并且将来自SD卡的数据进行分析，提取其中的有效数据并发送给SD卡控制模块。
还可以帮助其他客户实现与SD卡进行数据通信。
在本发明的SD卡接口控制装置中，由于采用了前面所说的结构，使得控制SD卡物理通信的模块与根据主控系统要求设计的SD卡控制模块分离开来，这样，本发明只需根据主控系统的需要对SD卡控制模块进行相应修改，而无需改动SD卡命令产生及应答接收模块和SD卡数据发送及接收模块，就可以使本发明的SD卡接口模块方便地移植到其他不同的系统中。
附图描述
通过附图以及相应的描述可以更加清晰地了解本发明的详细内容。
图1示出了现有技术SD卡命令与应答信号的流程；
图2示出了现有技术SD卡读写数据的流程；
图3示出了现有技术SD卡命令的语法结构；
图4示出了现有技术SD卡应答信号的语法结构；
图5示出了现有技术SD卡数据块的语法结构；
图6示出了现有技术SD卡初始化阶段的状态转移图；
图7示出了现有技术SD卡数据传输阶段的状态转移图；和
图8示出了本发明的SD卡接口控制装置。
具体实施方式
附图1-5显示了SD卡的物理层通信协议的结构。附图5-6显示了SD卡物理层通信协议中规定的SD卡状态。SD卡物理层标准定义了SD卡物理层的通信协议，它规定SD卡的管脚定义如下：
CLK：SD卡的工作时钟；
命令：SD卡的命令及应答，双向信号；
DAT0-DAT3：SD卡的数据总线，双向信号；
VDD，VSS1 VSS2：SD卡的电源和地。
SD卡的工作过程可分为初始化阶段和数据传输阶段。在初始化阶段，SD卡控制器通过命令管脚将初始化命令传送给SD卡，如果SD卡处于正常的工作状态，它将产生相应的应答信号通过命令管脚传送给SD卡控制器。经过一系列的初始化命令后，如果SD卡的应答准确无误，则进入数据传输阶段。在这个阶段，数据将以块的形式通过数据总线传输，数据总线的宽度可以是1位，也可以是4位，块的大小可以配置，每次可以传输一个块，也可以传输多个块。
由图1-6，本发明可以看到，SD卡在初始化阶段主要进行SD卡的识别与初始化工作，在这一过程中的命令与应答信号比较多，情况比较复杂，而且由于SD卡目前也处于迅速发展阶段，在初始化阶段的一些控制可能还会增加一些功能，因此如果由SD卡接口控制装置来完成这一阶段的工作，正如市场上的一些其他的SD卡接口控制装置所设计的一样，则会造成硬件过于复杂，而且还很难适应未来的需要。另外，由于SD卡的命令与应答信号的语法格式是相对固定的，因此本发明可以将初始化阶段的工作由主控系统来控制，SD卡接口控制装置只完成相应的硬件操作(具体过程本发明将在后面描述)。这样带来的优点是灵活性较强，缺点是执行的效率较低，时间很慢，但考虑到SD卡初始化阶段大都只是在SD卡插入时执行一次，这时系统最需要的是稳定而不是速度，因此执行速度慢所带来的开销可以忽略不计；而在数据传输阶段，由于本发明的SD卡接口控制装置只定位于数据读写工作，此时SD卡已经初始化完毕，因此命令与应答信号相对比较固定，而这时执行的效率是系统所最需要的，也是评价SD卡接口性能的最重要的参数，因此这一阶段的工作完全由SD卡接口独立完成，这样数据传输阶段主要工作在一种类似DMA(直接内存存取direct memory access)的方式，主控系统不参与，只有在传输结束或传输中出现无法解决的错误时才产生中断给主控系统，以保证系统的性能。
SD卡的标准包括SD卡物理层的标准、音频方面的标准、文件系统标准及SD卡加密标准等。其中，物理层的标准是最基本的标准，所有的SD卡都必须支持其物理层标准。因此，本发明提出了一种基于SD卡物理层标准的接口控制结构，使得主控系统可以通过这个接口简单迅速地对SD卡进行控制和访问，完成对SD卡内的数据进行存取的基本功能。同时，由于其结构的合理性，使得它可以在基本不需要主控系统干预的前提下完成数据传输，并只需简单的修改就可以使其在不同的主控系统之间移植。
本发明的SD卡接口控制装置如图8所示。SD卡接口控制装置按功能划分为四个模块：SD卡控制模块负责整个SD卡接口控制装置的控制，DMA控制模块负责DMA传输的控制，SD卡命令产生及应答接收模块负责处理SD卡的命令和应答，SD卡数据发送及接收模块负责处理SD卡的数据。系统中还包括主控系统、需要与SD卡进行数据通信的其他客户和SD卡。在初始化阶段，SD卡接口控制模块主要完成SD卡的初始化功能，这一功能是在主控系统控制下完成的。根据图1、图3和图4的介绍，本发明可以发现SD卡的命令及应答信号的语法结构是相对固定的，所区别的只是命令索引、命令参数和应答长度，而这些参数的长度都是固定的，因此主控系统要想将某一命令传递给SD卡，只需将相应命令的索引、命令参数及应答长度的信息传送给SD卡接口控制装置，SD卡接口控制装置将其转换为符合SD卡物理层标准规定的SD卡命令格式并送给SD卡，同时SD卡接口控制装置根据主控系统所配置的应答长度接收SD卡所产生的应答信号，并将应答送给主控系统进行分析。这样就完成了一次命令的处理。在实际运用过程中，SD卡控制根据主控系统所配置的参数信息控制SD卡命令产生及应答接收，并接收相应的应答送给主控系统。这样做的好处是SD卡命令产生及应答接收模块的功能相对固定，如果需要对SD卡接口控制装置的功能进行升级，只需升级SD卡控制模块即可。这样，根据图6所示，经过一系列的命令处理，如果SD卡的应答正确的话，则完成SD卡初始化阶段的处理，进入数据传输阶段。正常工作情况下，SD卡基本处于数据传输阶段，随时可以进行数据的传输。根据图7，本发明可以看到SD卡数据传输阶段的命令及状态转移，在数据传输阶段，主要涉及到的命令相对较少，包括单块数据读命令、单块数据写命令、多块数据读命令、多块数据写命令及停止数据传输命令，这些命令的应答信号也是相对固定的。如前面所述，为了提高系统的性能，这些命令的发送及应答分析由SD卡接口控制装置独立处理，此时SD卡接口控制装置工作在一种类似DMA的方式。根据图2、图5和图7的介绍，进行一次数据传输需要的参数包括：数据传输的方向、数据在SD卡中存放的物理地址和所传输数据块的个数。当系统中某个模块需要与SD卡进行通信时，首先将上述信息传输给DMA控制模块，DMA控制模块经过一定的处理后，如果确认SD卡目前处于空闲状态，则向SD卡控制模块发出数据传输申请，SD卡控制模块根据DMA控制参数将相应的命令与应答参数传送给SD卡命令发送及应答接收模块，当命令及应答处理结束后，如果应答正确无误，则通知DMA控制模块，可以进行数据传输。DMA控制模块将需要进行通信的模块与SD卡通过SD卡数据发送及接收模块连接起来，开始数据传输，直至此次数据传输结束，再发送数据传输信号给SD卡控制模块，控制SD卡命令发送及应答产生停止数据传输命令，当应答信号正确无误时，则表明此次数据传输成功，可以进行下一次DMA传输。如果其中任何一个环节出了错误，为了提高效率，则由DMA控制模块自动重新开始当前数据传输，直到达到一定数量的错误限制后，才产生中断给主控系统。在这一过程中，DMA控制模块主要负责有关DMA的处理，SD卡控制模块主要负责根据DMA控制的指令来控制相应命令的发送及应答的接收，SD卡命令发送及应答接收模块主要负责产生符合物理层标准的命令及将SD卡的应答传输给SD卡控制，SD卡数据发送及接收模块主要负责SD卡数据的通信。
综上所述，本发明所描述的SD卡接口控制装置主要有两方面的优点。一方面，SD卡接口控制装置由模块化的控制结构组成，不同的模块完成不同的功能，这样当SD卡接口控制装置移植到其他系统中时，如果现有功能不能满足要求，需要对SD卡接口进行修改，本发明只需修改相应的功能模块即可，而实际上，由于SD卡命令发送及应答接收模块和SD卡数据发送及接收模块只与SD卡物理层通信协议有关，与具体的应用无关，因此这两个模块基本无需修改，最大限度地减小了以后升级的工作量。另一方面，任何接口的设计目标是灵活性强，同时占用主控系统资源尽量少。在本发明的结构中，初始化阶段由于主控系统的资源不是很紧张，因此对SD卡的操作完全由主控系统控制完成，保证了足够的灵活性。而在数据传输阶段，为了保证足够的数据传输速度并尽量不干扰主控系统，在这段时间的操作基本是由SD卡接口控制模块完成，既保证了数据的传输速度，又保证了系统的性能。
Claims (10)
1.一种对SD卡接口进行控制的装置，其被连接在主控系统和SD卡之间，并且能够与主控系统之间以及与SD卡之间进行双向的数据传输，其特征在于，含有
SD卡控制模块，负责整个SD卡接口控制装置的控制；
DMA控制模块，负责DMA传输的控制；
SD卡命令产生及应答接收模块，负责基于SD卡物理层标准处理SD卡的命令和应答；和
SD卡数据发送及接收模块，负责基于SD卡物理层标准处理SD卡的数据，
其中，相应命令的索引、命令参数及应答长度的信息从主控系统传送给SD卡接口控制装置，SD卡接口控制装置将其转换为符合SD卡物理层标准规定的SD卡命令格式并送给SD卡，同时SD卡接口控制装置根据主控系统所配置的应答长度接收SD卡所产生的应答信号，并将应答送给主控系统进行分析，并且其中，SD卡控制模块根据主控系统的指令管理SD卡命令产生及应答接收模块和SD卡数据发送及接收模块，来完成对SD卡的控制和数据传输，以及
其中，SD卡控制模块、SD卡命令产生及应答接收模块和SD卡数据发送及接收模块之间都相互连接有数据线，通过数据线进行双向的数据传输，并且
SD卡控制模块和DMA控制模块之间连接有数据线，通过数据线进行双向的数据传输。
2.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，SD卡控制模块实现所有的命令索引、命令参数、应答分析以及对发送和接收数据通道的控制。
3.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，SD卡命令产生及应答接收模块只是产生符合SD卡物理层标准的数据格式并完成CRC校验；在接收应答时，SD卡命令产生应答接收模块只是根据SD卡物理层标准的规定接收SD卡所产生的应答，同时进行CRC校验。
4.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，SD卡数据发送及接收模块在SD卡控制模块的控制下，将来自SD卡控制模块的数据根据SD卡物理层标准进行打包并发送给SD卡，并且将来自SD卡的数据进行分析，提取其中有效数据并发送给SD卡控制模块。
5.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，该控制装置还连接有需要与SD卡进行数据通信的其他客户。
6.一种对SD卡接口进行控制的方法，实现在主控系统和SD卡之间进行双向的数据传输，其特征在于，
通过SD卡控制模块进行整个SD卡接口的控制；
通过DMA控制模块进行DMA传输的控制；
通过SD卡命令产生及应答接收模块基于SD卡物理层标准处理SD卡的命令和应答，和
通过SD卡数据发送及接收模块基于SD卡物理层标准处理SD卡的数据，
其中，将主控系统发送的命令的索引、命令参数及应答长度的信息转换为符合SD卡物理层标准规定的SD卡命令格式并送给SD卡，并且根据主控系统所配置的应答长度接收SD卡所产生的应答信号，并将应答送给主控系统进行分析，并且其中，SD卡控制模块根据主控系统的指令管理SD卡命令产生及应答接收模块和SD卡数据发送及接收模块，来完成对SD卡的控制和数据传输，以及
其中，在SD卡控制模块、SD卡命令产生及应答接收模块和SD卡数据发送及接收模块之间都相互通过数据线进行双向的数据传输，并且在SD卡控制模块和DMA控制模块之间通过数据线进行双向的数据传输。
7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，SD卡控制模块实现所有的命令索引、命令参数、应答分析以及对发送和接收数据通道的控制。
8.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，SD卡命令产生及应答接收模块只是产生符合SD卡物理层标准的数据格式并完成CRC校验；在接收应答时，SD卡命令产生应答接收模块只是根据SD卡物理层标准的规定接收SD卡所产生的应答，同时进行CRC校验。
9.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，SD卡数据发送及接收模块在SD卡控制模块的控制下，将来自SD卡控制模块的数据根据SD卡物理层标准进行打包并发送给SD卡，并且将来自SD卡的数据进行分析，提取其中有效数据并发送给SD卡控制模块。
10.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，还可以帮助其他客户实现与SD卡进行数据通信。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20080130 Termination date: 20111231 |