基于NiosⅡ的SD卡驅(qū)動程序開發(fā)

從端口讀傳輸時，在時鐘上升沿開始傳輸數(shù)據(jù)，并在下一個時鐘上升沿完成傳輸。在clk的第1個上升沿，systeminterconnect fabric配合read、begintransfer信號將有效的address，byteenable和read信號傳輸給從端口，且system interconnect fabric在內(nèi)部將address譯碼，產(chǎn)生并驅(qū)動從端口的chipselect信號。chipselect信號一旦有效，則從端口立即驅(qū)動readdata。system interconnect fabric則在下一個clk上升沿捕獲readdata。
從端口寫傳輸是由system interconnect fabric發(fā)起的。它向從端口傳輸1個單元的數(shù)據(jù)，且在1個時鐘周期內(nèi)完成。system intercon-nect fabric配合write、begintransfer信號提供address，writedata，byteenable和write。system interconnectfabric不對address進(jìn)行譯碼，驅(qū)動chipselect，并使其有效。從端口在下一個時鐘的上升沿捕獲地址、數(shù)據(jù)和控制信號，并完成寫傳輸。
從端口的讀寫時序是通過SD卡控制器完成的，而SD卡的控制器是以NiosⅡ軟核處理器外設(shè)的形式與處理器相連接的。其關(guān)系如圖3所示。

2 SD卡的接口協(xié)議分析
SD卡即可靠數(shù)字存儲卡(Seeure Digital Memory Card)，是為滿足消費(fèi)電子類產(chǎn)品對安全、容量、性能等有特殊要求的環(huán)境而設(shè)計的。 SD卡定義了SD和SPI這2種可選擇的總線協(xié)議。這里研究的是SPI協(xié)議下的SD卡設(shè)備開發(fā)。SPI是面向字節(jié)的傳輸，SPI的命令和數(shù)據(jù)塊都是以8個比特為單位進(jìn)行分組的。SPI的信息分為控制幀、反饋幀和數(shù)據(jù)幀，所有的SPI信息都是建立在命令、應(yīng)答和數(shù)據(jù)端口標(biāo)記上的。所有主機(jī)和卡之間的通信都由主機(jī)控制，主機(jī)通過拉低CS信號開始一個總線事務(wù)。
SPI模式下，SD卡可支持單個塊和多個塊的讀／寫操作，在接收到一個合法的讀取命令后，這個SD卡可將用一個應(yīng)答標(biāo)志來應(yīng)答響應(yīng)，隨后的就是一個數(shù)據(jù)塊。在接收到一個合法的寫指令時，SD卡將響應(yīng)一個應(yīng)答標(biāo)記，并等待主控制器發(fā)送這個數(shù)據(jù)塊。圖4為單個塊數(shù)據(jù)的讀取操作，圖5為單個塊數(shù)據(jù)的寫入操作。

3 SD卡驅(qū)動設(shè)計
NiosⅡ軟件架構(gòu)是建立在硬件抽象層HAL(Hardware Abstraction Layer)之上的，HAL為Nios軟件開發(fā)者提供了編程接口、底層的設(shè)備驅(qū)動、HAL API以及C標(biāo)準(zhǔn)庫等資源。