एसपीआई इंटरफेस के माध्यम से एसडी कार्ड के साथ काम करें। VHDL कार्यान्वयन

सामग्री

1. पढ़ना विनिर्देशों

१.१ सामान्य

• एसडी कार्ड में डेटा ट्रांसफर एक लाइन पर किया जाता है;
• एक एसडी कार्ड से डेटा पढ़ना एक लाइन पर किया जाता है;
• एसपीआई मोड में, शक्ति केवल + 3.3V हो सकती है;
• 100-400 kHz की सीमा में प्रारंभिक मोड में घड़ी की आवृत्ति;
• आरंभीकरण के बाद घड़ी की आवृत्ति - 25 मेगाहर्ट्ज।

• एसडीएससी कार्ड की क्षमता 2 जीबी तक है। कार्ड के अंदर का पता बाइट है।
• एसडीएचसी। कार्ड की क्षमता 2 जीबी से अधिक और 32 जीबी तक होती है। कार्ड के अंदर का पता 512 बाइट ब्लॉक को दर्शाता है।
• SDXC। कार्ड की क्षमता 32 जीबी से अधिक और 128 टीबी तक समावेशी है। कार्ड के अंदर का पता 512 बाइट ब्लॉक को दर्शाता है।

• बिट 47 (बाएं) में हमेशा मान 0 होता है।
• बिट 46 में हमेशा मान 1 होता है।
• बिट्स 45..40 में कमांड इंडेक्स होता है।
• बिट्स 39..8 में कमांड के तर्क होते हैं।
• बिट्स 7..1 पिछले बिट्स से सीआरसी होते हैं।
• बिट 0 में हमेशा मान 1 होता है।

1.2 प्रारंभिक

1. बिजली चालू करने के बाद, कम से कम 1 एमएस प्रतीक्षा करें।
2. कार्ड के लिए कम से कम 74 घड़ी स्विचिंग उत्पन्न करें। CS और MOSI लाइनें तार्किक इकाई अवस्था में होनी चाहिए।
3. कमांड CMD0 जेनरेट करें। CMD0 कमांड SD कार्ड को रीसेट करता है।
4. CMD0. R1. , R1 16 , 3. R1 , 0x01 ( ), 3, 5.
5. CMD8. .
6. CMD8. R7. , , , 7, , , 17, 13.
7. CMD55. CMD55 , .
8. CMD55. R1. 0x01 ( ), 7, 9.
9. ACMD41. ACMD41 , SDSC ( 0x00000000) .
10. ACMD41. R1. , , 11. , 0x00 ( ) 14, 7.
11. CMD1. CMD1 ACMD41.
12. CMD1. R1. , , 13, , 0x00 ( ), 14, 11.
13. . , . .
14. CMD16. , 512 .
15. CMD16. R1. , 0x00 ( ) 16, 13.
16. . . .
17. CMD55. CMD55 , .
18. CMD55. R1. 0x01 ( ), 17, 19.
19. ACMD41. ACMD41. ACMD41 , SDHC ( 0x40000000) .
20. ACMD41. R1. , , 13. , 0x00 ( ) 21, 17.
21. CMD58. .
22. CMD58 कमांड के जवाब का इंतजार है। उत्तर R3 प्रकार की प्रतिक्रिया है। यदि प्रतिक्रिया में थोड़ा सा सेट किया जाता है कि कार्ड 512 बाइट्स के ब्लॉक पते के साथ काम करता है, तो चरण 16 पर जाएं, अन्यथा चरण 14 पर जाएं।

ग्राफिक एल्गोरिथम

१.३ त्रुटि सूचना

1. CMD32. .
2. CMD32. R1. 0x00 ( - ), 3, 4.
3. . , .
4. CMD33. . , CMD32.
5. CMD33. R1. 0x00 ( - ), 3, 6
6. CMD38 कमांड भेजना। चयनित ब्लॉकों से जानकारी को मिटाने की कमान। 0x00000001, 0x00000002 मूल्यों को छोड़कर किसी भी 4 बाइट्स को एक तर्क के रूप में भेजा जाना चाहिए।
7. CMD38 कमांड के जवाब का इंतजार है। इसका उत्तर टाइप R1b की प्रतिक्रिया है। यह उत्तर का एक विस्तारित संस्करण है जब कार्ड एक आर 1 प्रतिक्रिया उत्पन्न करता है, और फिर एमआईएसओ लाइन को शून्य पर खींचता है, यह दर्शाता है कि चिप व्यस्त है। यह तब तक इंतजार करना आवश्यक है जब तक इकाई मूल्य MISO लाइन पर प्रकट न हो। यदि उत्तर 0x00 नहीं है (कमांड निष्पादित करते समय कुछ त्रुटि थी), चरण 3 पर जाएं, अन्यथा चरण 8 पर जाएं
8. मिटा एल्गोरिथ्म का समापन।

ग्राफिक एल्गोरिथम

1.4 जानकारी पढ़ना

1.4.1 एक एकल डेटा ब्लॉक पढ़ना

1.4.2 कई डेटा ब्लॉक पढ़ना

• डाटा टोकन रीड कमांड 0xFE मान का उपयोग करता है।
• डेटा ब्लॉक। कार्ड से पढ़े गए डेटा को समाहित करता है।
• सीआरसी पिछले फ़ील्ड से चेकसम को शामिल करें।

1. CMD18 कमांड भेजना। कमांड कार्ड को बताता है कि कई ब्लॉक पढ़े जाएंगे।
2. CMD18 कमांड के जवाब का इंतजार है। उत्तर R1 प्रकार की प्रतिक्रिया है। यदि उत्तर 0x00 नहीं है (कमांड निष्पादित करते समय कुछ त्रुटि थी), चरण 3 पर जाएं, अन्यथा चरण 4 पर जाएं।
3. त्रुटि स्थिति। रीडिंग एल्गोरिदम से बाहर निकलते हुए पढ़ना विफल रहा।
4. कार्ड से टोकन की प्रतीक्षा की जा रही है। यदि कार्ड से एक त्रुटि टोकन प्राप्त होता है, तो चरण 3 पर जाएं, अन्यथा चरण 5 पर जाएं।
5. डेटा ब्लॉक कार्ड 512 बाइट आकार में प्राप्त करें।
6. 2 बाइट्स के कार्ड CRC फ़ील्ड आकार से प्राप्त करें।
7. . , 8, 4.
8. CMD12. . , Data Packet, .
9. CMD12. R1b. R1, MISO , . MISO , . 0x00 ( - ), 3, 10.
10. .

ग्राफिक एल्गोरिथम

1.5 रिकॉर्डिंग जानकारी

1.5.1 एकल डेटा ब्लॉक लिखना

1.5.2 कई डेटा ब्लॉक लिखना

• डाटा टोकन राइट कमांड के लिए, 0xFC मान का उपयोग किया जाता है।
• डेटा ब्लॉक। कार्ड में लिखे गए डेटा को समाहित करता है।
• सीआरसी पिछले फ़ील्ड से चेकसम को शामिल करें।

• CMD25 कमांड भेजना। कमांड कार्ड को बताता है कि कई ब्लॉक लिखे जाएंगे।
• CMD25. R1. 0x00 ( - ), 3, 4.
• . , .
• .
• 512 .
• CRC 2 .
• Data Response . , 3, 8.
• . , 9, 4.
• Stop Tran Token. , .
• कार्ड से प्रतिक्रिया की प्रतीक्षा की जा रही है। स्टॉप ट्रान टोकन पर कार्ड MISO लाइन को शून्य पर खींचता है, यह दर्शाता है कि कार्ड व्यस्त है। यूनिट मूल्य के लिए MISO लाइन पर इंतजार करना आवश्यक है, जो कमांड के अंत का संकेत देगा
• रिकॉर्डिंग एल्गोरिथ्म का पूरा होना।

ग्राफिक एल्गोरिथम

2. हार्डवेयर में एल्गोरिथ्म का कार्यान्वयन

• प्रारंभिक आवृत्ति गठन। CS और MOSI लाइनें तार्किक इकाई अवस्था में होनी चाहिए।
• एसडी कार्ड में डेटा ट्रांसफर करें।
• एक एसडी कार्ड से डेटा प्राप्त करें।
• टीम के पूरा होने का इंतजार। इसका उपयोग तब किया जाता है, जब एक प्रतिक्रिया उत्पन्न करने के बाद, एसडी कार्ड एक इकाई की उपस्थिति की प्रतीक्षा करने के लिए MISO रेखा को शून्य तक खींचता है।
• डेटा लिखते समय प्रतिक्रिया पढ़ें।
• डेटा पढ़ते समय टोकन का इंतजार करना।

• आरंभ करने के लिए घड़ी संकेत।
• काम के लिए घड़ी संकेत।

• भौतिक परत का घटक, जो सीधे एसडी कार्ड से जुड़ा होता है, SCLK, CS, DI सिग्नल उत्पन्न करता है, DO के साथ पढ़ता है।
• एक कमांड-स्तर घटक जो भौतिक परत में एक घटक के लिए सभी डेटा तैयार करता है।
• बाहरी दुनिया के साथ संचार का एक घटक जो पूरे आंतरिक उपकरण को छुपाता है और कमांड (पढ़ने, लिखने, मिटाने) और डेटा के लिए एक इंटरफ़ेस प्रदान करता है।

२.१ भौतिक परत घटक

entity SDPhy is
	generic	(	gTCQ		: time := 2 ns );
	port	(	-- Control bus
			iPhyTxData	: in	std_logic_vector( 9 downto 0);
			iPhyMode	: in	std_logic_vector( 4 downto 0);
			iPhyTxWrite	: in	std_logic;
			oPhyTxReady	: out	std_logic; 
			-- Out Data
			oPhyRxData	: out	std_logic_vector( 7 downto 0); 
			oPhyRxWrite	: out	std_logic;
			oPhyCmdEnd	: out	std_logic;
			-- Spi
			oSdCS		: out	std_logic;
			oSdClk		: out	std_logic;
			oSdMosi		: out	std_logic;
			oSdMosiT	: out	std_logic;
			iSdMiso		: in	std_logic;
			-- system
			sclk		: in	std_logic;
			pclk		: in	std_logic;
			rst		: in	std_logic ); 
end SDPhy;

• iPhyTxData , iPhyMode , .
• iPhyTxWrite , iPhyTxData iPhyMode .
• oPhyTxReady , . FULL FIFO, .
• oPhyRxData , SD-.
• oPhyRxWrite , oPhyRxData .
• oPhyCmdEnd , .
• oSdCS (CS) SD-.
• oSdClk SD-.
• oSdMosi SD-.
• oSdMosiT SD-.
• iSdMiso SD-.
• sclk SD- (50 ).
• pclk , .
• rst रीसेट सिग्नल, सक्रिय स्तर एक।

• एसडीमी राज्य प्रारंभिक आवृत्ति को आकार देने, 128 स्विचिंग प्रदान करता है।
• STxBits स्थिति एसडी कार्ड को डेटा ट्रांसफर प्रदान करती है।

• SRxBits राज्य SD कार्ड से डेटा रिसेप्शन प्रदान करता है।
• SBusy राज्य सुनिश्चित करता है कि SD कार्ड तैयार है (कार्ड MISO लाइन को यूनिट स्तर तक जारी करता है)।
• एसआरएसपी राज्य डेटा को लिखते समय प्रतिक्रिया को पढ़ता है।
• SToken राज्य डेटा को पढ़ते समय एक टोकन प्रतीक्षा को लागू करता है।

२.२ कमान-स्तर घटक

entity SdCommand is
	generic	(	gTCQ		: time := 2 ns );
	port	(	-- Command from host
			oSdInitComp	: out	std_logic;
			oSdInitFail	: out	std_logic;
			iSdAddress	: in	std_logic_vector(31 downto 0);
			iSdStartErase	: in	std_logic;
			iSdStartRead	: in	std_logic;
			iSdStartWrite	: in	std_logic;
			oSdCmdFinish	: out	std_logic_vector( 1 downto 0);
			oSdhcPresent	: out	std_logic;
			-- Data
			oSdReadData	: out	std_logic;
			iSdDataR	: in	std_logic_vector(31 downto 0);
			oSdWriteData	: out	std_logic;
			oSdDataW	: out	std_logic_vector(32 downto 0);
			-- Spi
			oSdCS		: out	std_logic;
			oSdClk		: out	std_logic;
			oSdMosi		: out	std_logic;
			oSdMosiT	: out	std_logic;
			iSdMiso		: in	std_logic;
			-- system
			pclk		: in	std_logic;
			sclk		: in	std_logic;
			rst		: in	std_logic );

• oSdInitComp एसडी कार्ड के आरंभीकरण का संकेत है।
• प्रारंभ विफलता का oSdInitFail संकेत।
• कमांड निष्पादित करने के लिए एसडी कार्ड में iSdAddress पता।
• iSdStartErase प्रारंभ कमांड कमांड को मिटा देता है।
• iSdStartRead कमांड का निष्पादन पढ़ना शुरू करें।
• iSdStartWrite कमांड निष्पादन लिखना शुरू करें।
• oSdCmdFinish टीम पूर्णता स्थिति। शून्य बिट एक के बराबर है, कमांड सफलतापूर्वक पूरा हुआ। पहला बिट एक है, कमांड एक त्रुटि के साथ पूरा हुआ।
• oSdhcPresent SDHC / SDXC कार्ड पहचान ध्वज।
• oSdReadData एसडी कार्ड में लिखने के लिए डेटा पढ़ें।
• एसडी कार्ड में लिखने के लिए iSdDataR डेटा।
• एसडी कार्ड से पढ़ा डेटा लिखने के लिए oSdWriteData ध्वज।
• oSdDataW डेटा एक एसडी कार्ड से पढ़ा जाता है।

• smSdInit ( github ) - एसडी कार्ड का आरंभ।
• smSdErase ( github ) - एक एसडी कार्ड से डेटा मिटा।
• smSdRead ( github ) - एक एसडी कार्ड से डेटा पढ़ें।
• smSdWrite ( github ) - एक एसडी कार्ड के लिए डेटा लिखें।
• smSdCommand ( github ) - उत्पन्न सुविधाओं के आधार पर सभी पिछली मशीनों से भौतिक परत के लिए डेटा तैयार करता है।

2.3 बाहरी दुनिया के साथ संचार का घटक

entity SdHost is
	generic	(	gTCQ		: time := 2 ns );
	port	(	-- Sd Host command
			iSdCommand	: in	std_logic_vector( 2 downto 0);
			iSdAddress	: in	std_logic_vector(31 downto 0);
			iSdStart	: in	std_logic;
			oSdStatus	: out	std_logic_vector( 1 downto 0);
			oSdInitFail	: out	std_logic;
			-- Write data to card
			iSdTxData	: in	std_logic_vector(31 downto 0);
			iSdTxValid	: in	std_logic;
			iSdTxLast	: in	std_logic;
			oSdTxReady	: out	std_logic;
			-- Read data from card
			oSdRxData	: out	std_logic_vector(31 downto 0);
			oSdRxValid	: out	std_logic;
			oSdRxLast	: out	std_logic;
			iSdRxReady	: in	std_logic;
			-- Spi
			oSdCS		: out	std_logic;
			oSdClk		: out	std_logic;
			oSdMosi		: out	std_logic;
			oSdMosiT	: out	std_logic;
			iSdMiso		: in	std_logic;
			-- system
			pclk		: in	std_logic;
			sclk		: in	std_logic;
			rst		: in	std_logic );

• iSdCommand कमांड कोड निष्पादित करने के लिए।
• iSdAddress कमांड निष्पादित करने के लिए पता है।
• iSdStart कमांड निष्पादन शुरू करते हैं।
• oSdStatus टीम पूर्णता स्थिति। शून्य बिट एक के बराबर है - कमांड पूरा हो गया है। पहला बिट एक है - कमांड एक त्रुटि के साथ पूरा हुआ।
• प्रारंभ विफलता का oSdInitFail संकेत।
• iSdTxData। एसडी कार्ड में डेटा लिखने के लिए Axi- स्ट्रीम इंटरफ़ेस। डेटा के साथ पोर्ट।
• iSdTxValid। एसडी कार्ड में डेटा लिखने के लिए Axi- स्ट्रीम इंटरफ़ेस। पोर्ट एक लिखने के संकेत के साथ।
• iSdTxLast। एसडी कार्ड में डेटा लिखने के लिए Axi- स्ट्रीम इंटरफ़ेस। डेटा में अंतिम dw के संकेत के साथ पोर्ट।
• oSdTxReady। एसडी कार्ड में डेटा लिखने के लिए Axi- स्ट्रीम इंटरफ़ेस। डेटा प्राप्त करने के लिए तत्परता के संकेत के साथ पोर्ट।
• oSdRxData। एसडी कार्ड से डेटा पढ़ने के लिए Axi- स्ट्रीम इंटरफ़ेस। डेटा के साथ पोर्ट।
• oSdRxValid। एसडी कार्ड से डेटा पढ़ने के लिए Axi- स्ट्रीम इंटरफ़ेस। पोर्ट एक लिखने के संकेत के साथ।
• oSdRxLast। एसडी कार्ड से डेटा पढ़ने के लिए Axi- स्ट्रीम इंटरफ़ेस। डेटा में अंतिम dw के संकेत के साथ पोर्ट।
• iSdRxReady। एसडी कार्ड से डेटा पढ़ने के लिए Axi- स्ट्रीम इंटरफ़ेस। डेटा प्राप्त करने के लिए तत्परता के संकेत के साथ पोर्ट।

• सियाल की अवस्था। प्रारंभ और प्रतीक्षा के पूरा होने की प्रतीक्षा कर रहा है।
• SWaitCmd की स्थिति। कमांड के प्रकार की जाँच करना।
• sReadCmd. FIFO, , SD- .
• sWriteCmd. , FIFO SD-, .
• sEraseCmd. .
• sWaitEnd. .
• sFinish. , .

3.

• एसडी कार्ड में पता सेट करें।
• कमांड कोड 2 सेट करें।
• प्रोग्रामेबल लॉजिक में स्थित बफर को डेटा लिखें।
• कमांड चलाएं।
• कमांड पूरा होने तक प्रतीक्षा करें।
• टीम पूर्ण स्थिति रीसेट करें।

for (SectorAddress = 0; SectorAddress < 1048576; SectorAddress ++)
{
	if ((SectorAddress % 1024) == 0)
	{
		xil_printf("Data write to %d sector \n\r", SectorAddress);
	}

	/** Set address */
	Xil_Out32(0x43c00008, SectorAddress);

	/** Set command */
	Xil_Out32(0x43c00004, 2);

	/** Write data to PL */
	for (int32_t i = 0; i < 1024; i++)
	{
		Xil_Out32(0x43c00014, cntrData);
		cntrData++;
	}

	/** Start */
	Xil_Out32(0x43c00000, 1);

	/** Wait end of operation */
	for (;;)
	{
		status = Xil_In32(0x43c0000c);
		if (status == 0x01 || status == 0x03)
		{
			if (status == 0x03)
			{
				xil_printf("Error in write \n\r");
			}
			break;
		}
		else
		{
			cntrDuration++;
			usleep(100);
		}
	}

	/** Duration operation */
	durationWrite += cntrDuration;

	if (cntrDuration > MaxWrite )
	{
		MaxWrite = cntrDuration;
	}

	cntrDuration = 0x00;

	/** Clear start */
	Xil_Out32(0x43c00000, 0);

	SectorAddress += 7;
}

• एसडी कार्ड में पता सेट करें।
• कमांड कोड सेट करें 1।
• कमांड चलाएं।
• कमांड पूरा होने तक प्रतीक्षा करें।
• टीम पूर्ण स्थिति रीसेट करें।
• प्रोग्रामेबल लॉजिक में बफर से डेटा पढ़ें।

for (SectorAddress = 0; SectorAddress < 1048576; SectorAddress++)
{
	if ((SectorAddress % 1024) == 0)
	{
		xil_printf("Data read from %d sector \n\r", SectorAddress);
	}

	/** Set address */
	Xil_Out32(0x43c00008, SectorAddress);

	/** Set command */
	Xil_Out32(0x43c00004, 1);

	/** Start */
	Xil_Out32(0x43c00000, 1);

	/** Wait end of operation */
	for (;;)
	{
		status = Xil_In32(0x43c0000c);
		if (status == 0x01 || status == 0x03)
		{
			 if (status == 0x03)
			{
				xil_printf("Error in read \n\r");
			}
			break;
		}
		else
		{
			cntrDuration++;
			usleep(100);
		}
	}

	 /** Duration operation */
	 durationRead += cntrDuration;

	 if (cntrDuration > MaxRead )
	 {
		 MaxRead = cntrDuration;
	 }

	cntrDuration = 0x00;

	/** Clear start */
	Xil_Out32(0x43c00000, 0);

	/** Read data from PL */
	for (int32_t i = 0; i < 1024; i++)
	{
		DataR = Xil_In32(0x43c0001c);
		if (DataR != cntrData)
		{
			xil_printf("Data corrupt! \n\r");
		}
		DataR = Xil_In32(0x43c00020);
		cntrData++;
	}

	SectorAddress += 7;
}

• एसडी कार्ड में पता सेट करें।
• कमांड कोड 4 सेट करें।
• कमांड चलाएं।
• कमांड पूरा होने तक प्रतीक्षा करें।
• टीम पूर्ण स्थिति रीसेट करें।

for (SectorAddress = 0; SectorAddress < 1048576; SectorAddress++)
{
	if ((SectorAddress % 1024) == 0)
	{
		xil_printf("Data erase from %d sector \n\r", SectorAddress);
	}

	/** Set address */
	Xil_Out32(0x43c00008, SectorAddress);

	/** Set command */
	Xil_Out32(0x43c00004, 4);

	/** Start */
	Xil_Out32(0x43c00000, 1);

	/** Wait end of operation */
	for (;;)
	{
		status = Xil_In32(0x43c0000c);
		if (status == 0x01 || status == 0x03)
		{
			if (status == 0x03)
			{
				xil_printf("Error in write! \n\r");
			}
			break;
		}
		else
		{
			cntrDuration++;
			usleep(100);
		}
	}

	/** Duration operation */
	durationErase += cntrDuration;

	if (cntrDuration > MaxErase )
	{
		MaxErase = cntrDuration;
	}

	cntrDuration = 0x00;

	/** Clear start */
	Xil_Out32(0x43c00000, 0);

	SectorAddress += 7;
}

4. परिणाम