嵌入式系統(tǒng)的SD控制器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

引言

　　在目前的掌上電腦等嵌入式系統(tǒng)中，SD(securedigital)卡以其體積小和引腳數(shù)少的優(yōu)勢(shì)，提供了比CF更好的外部設(shè)備擴(kuò)展解決方案。因此，如何在系統(tǒng)中集成SDHost控制模塊，以及在嵌入式操作系統(tǒng)里面實(shí)現(xiàn)其驅(qū)動(dòng)程序，都是目前嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)者要考慮的問題。

本文實(shí)現(xiàn)所采用的開發(fā)平臺(tái)是基于SAMSUNG公司的S3C2410AARM微處理器，利用處理內(nèi)部的SD控制模塊，采用GPIO擴(kuò)展的方法實(shí)現(xiàn)SDHost控制器。

使用S3C2410A的SD控制模塊，通過對(duì)GPIO功能的擴(kuò)展來完成SD的檢測(cè)和寫保護(hù)的功能，實(shí)現(xiàn)SDHost控制器相對(duì)比較靈活。在進(jìn)行驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)過程中，對(duì)SD卡檢測(cè)進(jìn)行防抖動(dòng)處理是必要的，必須根據(jù)系統(tǒng)電路特性來確定合適的檢測(cè)時(shí)機(jī)，在驅(qū)動(dòng)程序里面實(shí)現(xiàn)防抖動(dòng)處理，保證整個(gè)系統(tǒng)的效率。

　　1 SDHost硬件設(shè)計(jì)

　　SCDA1A0100是ALPS公司生產(chǎn)的SD卡連接插槽，采用高可用的滑動(dòng)觸點(diǎn)開關(guān)，能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)到卡插入的時(shí)機(jī)。

　　通過小型化和薄型化設(shè)計(jì)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于PDA，數(shù)碼相機(jī)和個(gè)人電腦。當(dāng)插槽有SD卡插入時(shí)，SD卡會(huì)觸動(dòng)槽內(nèi)的觸點(diǎn)開關(guān)，引起卡的檢測(cè)引腳和寫保護(hù)引腳的相應(yīng)電平變化。

　　Samsung的S3C2410A內(nèi)部支持SDHost的控制模塊，有SDHost控制寄存器和可以用于SDHost控制器的IO引腳，可用編程的方法對(duì)其功能進(jìn)行選擇;但對(duì)于SD卡的檢測(cè)，寫保護(hù)和插槽的電源使能等功能沒有專門的引腳。在本文實(shí)現(xiàn)中，對(duì)于卡檢測(cè)、電源引腳，通過GPIO擴(kuò)展來實(shí)現(xiàn)。部分引腳定義如表1所示。

　　表1 S3C2410A部分GPIO引腳功能定義

　　S3C2410A的GPIO引腳分為GPA，GPB等8組，每組的IO引腳有控制寄存器(GPxCON)，數(shù)據(jù)寄存器(GPxDAT)，Pull-Up寄存器(GPxUP)進(jìn)行控制。每根引腳所在的GPxCON里有對(duì)應(yīng)位控制其功能，通過對(duì)GPxCON編程來控制其功能，某一時(shí)刻，該引腳只能使用一種功能。

　　對(duì)于SD卡檢測(cè)引腳，需要配置成外部中斷源(EINTx)，對(duì)應(yīng)的EXTINT0，EXTINT1和EXTINT2寄存器控制該中斷源的觸發(fā)模式：低電平觸發(fā)，高電平觸發(fā)，前沿觸發(fā)，后沿觸發(fā)或是前后沿觸發(fā)。

　　S3C2410A時(shí)鐘控制邏輯有兩個(gè)鎖相環(huán)路PLL(phaselockedloop)：UPLL專用于USB時(shí)鐘;MPLL能夠產(chǎn)生系統(tǒng)要求的3種時(shí)鐘信號(hào)：FCLK供CPU內(nèi)核使用，HCLK供系統(tǒng)總線使用，PCLK供外部總線使用。通過對(duì)MPLL控制寄存器MPLLCON配置，可以產(chǎn)生需要的時(shí)鐘頻率。

　　在時(shí)鐘控制邏輯里，寄存器CLKCON用來控制如USB，LCD，UART，SD等接口模塊的時(shí)鐘使能。其中bit[9]用于控制SD/MMC接口的時(shí)鐘。SDHost控制器不能直接使用PCLK信號(hào)。正常工作模式下，F(xiàn)CLK為266MHz，PCLK為66.5MHz，而SD卡的最高時(shí)鐘為25MHz，MMC卡最高為20MHz。通過對(duì)SDIPRE寄存器的bit[0-7]設(shè)置可以對(duì)PCLK進(jìn)行分頻，選擇合適SD/MMC卡的工作頻率。分頻公式為：

　　Clockrate=PCLK/2/(SDIPRE[0-7]+1)

　　2 驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn)

　　2.1 驅(qū)動(dòng)程序體系結(jié)構(gòu)

　　我們?yōu)殚_發(fā)平臺(tái)上運(yùn)行的WindowsCE系統(tǒng)開發(fā)了SDHost控制器的驅(qū)動(dòng)程序。WindowsCE下，驅(qū)動(dòng)程序是用戶態(tài)的DLL，這些DLL向內(nèi)核提供一些接口函數(shù)，這樣設(shè)備管理模塊就可以通過這些函數(shù)與具體的硬件設(shè)備進(jìn)行通信。

　　WindowsCE的驅(qū)動(dòng)程序模型主要有兩種類型：流式接口驅(qū)動(dòng)和本地設(shè)備驅(qū)動(dòng)。流式設(shè)備驅(qū)動(dòng)向上層提供統(tǒng)一的流式設(shè)備接口，而本地設(shè)備驅(qū)動(dòng)可根據(jù)具體設(shè)備要求提供相應(yīng)接口。