CN1622072A - 一种适用于sd卡的dma传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于SD卡的DMA的传输方法，其中CPU能够与SD卡之间进行数据通信，需要传输的数据被存储在SD卡中，CPU通过命令队列控制SD卡的数据传输。如果存在多个客户需要对SD进行访问，需要为该多个客户设置优先级，通过对优先级的控制实现多个客户的访问安排。本发明使得控制CPU只需进行简单的初始化配置，由SD卡接口模块自动完成与SD卡之间的数据传输，极大地节省了CPU的资源，提高了系统的性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种DMA的传输方法，尤其涉及一种适用于SD卡的DMA传输方法。
背景技术
随着科技发展的日新月异，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卡(安全数字SecureDigital)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、个人数字助理等消费电子设备中。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。
但是也正因为如此，为了满足不同厂家的需要，使得SD卡的物理层通信协议比一般的存储器(如SD卡RAM)的通信协议要复杂得多。而目前市场上的一些SD卡接口模块，其与SD卡之间的数据通信主要是由主控中央处理器(CPU)控制完成的，接口只是实现具体的物理协议，在具体应用时将大量占用CPU的资源，这对于一个CPU资源相对来说比较紧张(例如手机系统)的系统来说是不可接受的。因此，针对SD卡的特点设计一套DMA传输方法，使得SD卡接口模块可以自动完成与SD卡之间的数据传输，无需CPU的干预是非常有意义的。
发明内容
本发明提出了一种适用于SD卡的DMA传输方法，通过优先级控制的多个命令队列来完成多客户与SD卡通信的复杂情况。
本发明的核心就是一种用于SD卡的DMA的传输方法，其中CPU能够与SD卡之间进行数据通信，需要传输的数据被存储在SD卡中，CPU通过命令队列控制SD卡的数据传输。
本发明还存在如下的一些改进：
所述命令队列由一个或者多个命令组成。
由CPU决定命令的数量。
当CPU与SD卡进行数据传输时，首先读取SD卡的文件系统信息，了解所需数据存储的位置和大小，然后根据所需数据在SD卡中存储的位置和数据量来配置命令队列。
每个连续存储的数据部分的传输由一个命令来完成。
每个命令包括数据传输方向(direction)、传输数据块的个数(block_cnt)和传输数据在SD卡中存储的起始地址(start_address)。
命令中的数据传输方法对应于对SD卡进行读或者写操作。
命令中的传输数据块的个数对应于所需传输块的个数。
多个客户需要与SD卡进行数据通信时，为每一个客户都建立了一个命令队列。
为每个需要与SD卡进行数据通信的客户都设立了优先级。
当不同客户的DMA请求同时产生时，优先级较高的客户将优先得到响应。
优先级较低的客户正在进行数据通信时有优先级较高的DMA请求发生，不予响应优先级较高的DMA请求，直至当前DMA命令完成为止。
优先级较低的客户正在进行数据通信时有优先级较高的DMA请求发生，不予响应优先级较高的DMA请求，直至当前块的传输结束为止。
优先级较低的客户正在进行数据通信时有优先级较高的DMA请求发生，立即结束当前DMA命令，响应优先级较高的DMA请求。
通过本发明，主控CPU只需配置命令队列及相应命令队列的优先级，该传输方法就可以自动完成所需的数据传输，极大地节省了CPU的资源，提高了系统的性能。
附图描述
通过附图的内容以及实施方式的具体描述能够更加清楚地了解本
发明的内容。
图1示出了SD卡命令与应答信号的流程；
图2示出了SD卡读写数据的流程；
图3示出了SD卡命令的语法结构；
图4示出了SD卡应答信号的语法结构；
图5示出了SD卡数据块的语法结构；
图6示出了SD卡初始化阶段的状态转移图；
图7示出了SD卡数据传输阶段的状态转移图；
图8示出了本发明的每个命令的结构；
图9示出了本发明的命令队列结构。
具体实施方式
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。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；
CMD：SD卡的命令及应答，双向信号；
DAT0-DAT 3：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CMD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CMD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卡的应答准确无误的话，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。附图1到5显示了SD卡的物理层通信协议的结构。附图6和7显示了SD卡物理层通信协议中规定的SD卡状态，图6代表SD卡初始化阶段的状态转移图，图7代表SD卡数据传输阶段的状态转移图。
由附图1到7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卡接口模块来完成这一阶段的工作，正如市场上的一些其他的SD卡接口模块所设计的一样，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卡接口模块只完成相应的硬件操作(具体过程将在后面描述)。这样带来的优点是灵活性较强，缺点是执行的效率较低，时间很长，但考虑到SD卡的初始化大都只是在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卡接口模块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，主要工作在DMA方式，主控CPU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CPU，以保证系统的性能。本发明所提出的DMA传输方法主要是基于这个阶段的工作特点提出的。
DMA的意思是直接内存访问(Direct Memory Access)，是指无需CPU干预，由需要访问内存的模块对内存进行自动数据存取，其目的在于节省CPU资源。在本发明中，是指对SD卡进行直接数据存取。根据前面对SD卡通信协议的介绍，可以看到，SD卡的数据传输是以块为单位的，每次可以传输一个块，也可以传输多个块，块的长度是可以字节为单位来进行配置的，所有SD卡都支持块长度为512字节的配置，但每次传输多个块的数据对应SD卡的物理地址必须是连续的。当传输多个块的数据结束时，需要一个中止数据传输的命令来代表此次数据传输的结束。在通常的系统中，可能会有多个客户需要同时与SD卡进行数据通信，这样就需要对这些通信请求按照一定的优先级进行仲裁。另外，由于每个客户所传输的数据在SD卡中不一定是连续存储的，也就是说，无法通过一个多块传输的命令来完成，这也需要一定的机制来保证快速、准确地完成数据传输。
基于上述情况，本发明提出了一种有利的DMA传输方法来解决多客户与SD卡进行数据通信的问题。要完成一次多块数据的传输，本发明所需要的信息包括：数据通信的方向，用于确定对SD卡的读或写操作；所需访问数据在SD卡中存储的起始地址；所传输块的个数。上述信息组合在一起，可以形成一条DMA命令，如果所需数据是连续存储的，则只需一条DMA命令就可以完成一次DMA操作，但如果所需数据不是连续存储的，那么可以通过多条DMA命令来完成这次DMA操作，将所需传输数据按照存储的连续性划分成不同的部分，每个DMA命令完成一个部分的数据传输。这样就引入了命令队列的概念，对于某一个需要与SD卡进行数据交换的客户而言，可以为它设置一个命令队列来存储所需要进行DMA传输的信息，主控CPU只要对命令队列进行配置，数据传输将被自动完成。命令队列中所包含命令的个数可以根据具体应用情况而定，每个命令的结构如图8所示，包括数据传输方向(direction)、传输数据块的个数(block_cnt)和传输数据在SD卡中存储的起始地址(start_address)，整个命令队列如图9所示。
一个系统中可能不止一个客户需要与SD卡进行数据通信，本发明的DMA传输方法为每一个客户都建立了一个命令队列，每个命令队列的长度都随具体应用不同而不同。当某一时刻，有多于一个客户需要与SD卡进行数据通信时，就必须引入优先级仲裁的机制。根据系统的应用，本发明为每个需要与SD卡进行数据通信的客户都设立了优先级，当不同客户的DMA请求同时产生时，优先级较高的客户将优先得到响应。如果优先级较低的客户正在进行数据通信时有优先级较高的DMA请求发生，此时为了提高系统的灵活性，本发明设置了三种处理方法，一种是不予响应直至当前DMA命令完成为止，第二种是不予响应直至当前块的传输结束为止，第三种是立即结束当前DMA命令，响应优先级较高的DMA请求。不同的处理方法也是根据不同的应用可以灵活设置的。经过这样灵活的优先级处理，基本可以处理多客户通信的复杂情况。
综上所述，本发明提出了一种DMA传输方法，使得控制CPU只需进行简单的初始化配置，由SD卡接口模块自动完成与SD卡之间的数据传输，极大地节省了CPU的资源，提高了系统的性能。
Claims (14)
1.一种用于SD卡的DMA的传输方法，其中CPU能够与SD卡之间进行数据通信，需要传输的数据被存储在SD卡中，其特征在于，CPU通过命令队列控制SD卡的数据传输。
2.如权利要求1所述的传输方法，其特征在于，所述命令队列由一个或者多个命令组成。
3.如权利要求2所述的传输方法，其特征在于，由CPU决定命令的数量。
4.如权利要求3所述的传输方法，其特征在于，当CPU与SD卡进行数据传输时，首先读取SD卡的文件系统信息，了解所需数据存储的位置和大小，然后根据所需数据在SD卡中存储的位置和数据量来配置命令队列。
5.如权利要求2到4之一的传输方法，其特征在于，每个连续存储的数据部分的传输由一个命令来完成。
6.如权利要求2到4之一的传输方法，其特征在于，每个命令包括数据传输方向(direction)、传输数据块的个数(block_cnt)和传输数据在SD卡中存储的起始地址(start_address)。
7.如权利要求6所述的传输方法，其特征在于，命令中的数据传输方向对应于对SD卡进行读或者写操作。
8.如权利要求6所述的传输方法，其特征在于，命令中的传输数据块的个数对应于所需传输块的个数。
9.如权利要求1所述的传输方法，其特征在于，多个客户需要与SD卡进行数据通信时，为每一个客户都建立了一个命令队列。
10.如权利要求9所述的传输方法，其特征在于，为每个需要与SD卡进行数据通信的客户都设立了优先级。
11.如权利要求10所述的传输方法，其特征在于，当不同客户的DMA请求同时产生时，优先级较高的客户将优先得到响应。
12.如权利要求10所述的传输方法，其特征在于，优先级较低的客户正在进行数据通信时有优先级较高的DMA请求发生，不予响应优先级较高的DMA请求，直至当前DMA命令完成为止。
13.如权利要求10所述的传输方法，其特征在于，优先级较低的客户正在进行数据通信时有优先级较高的DMA请求发生，不予响应优先级较高的DMA请求，直至当前块的传输结束为止。
14.如权利要求10所述的传输方法，其特征在于，优先级较低的客户正在进行数据通信时有优先级较高的DMA请求发生，立即结束当前DMA命令，响应优先级较高的DMA请求。
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