基于ARM9的SD/MMC卡控制器的ASIC设计

或者读取指定个数的数据块。

读数据过程中，如果卡检测到错误，如超出范围，地址对齐错误等，卡会停止数据发送，停在sending－data状态，控制器需要发送停止传输命令，此时，卡会将错误信息，通过响应返回给控制器。

控制器可以对卡持续进行写数据操作，直到向卡发送停止传输命令；或者指定个数的数据块写完。写数据过程中，如果卡检测到错误，如写保护，地址超出范围，地址对齐错误等，卡会停止数据的接收，停在Receiving-data状态，控制器需要发送停止传输命令，此时卡会将错误信息，通过响应包返回给控制器。一个数据块写完后，卡需要一段时间将这块数据写到内部Flash中，控制器需要查询卡的状态，等卡写完数据后，才能发送下一个命令。

2.4 CRC的算法设计

在CMD控制模块和DATA控制模块中均用到CRC校验。CMD控制模块中用的是CRC7，其公式是G(x)=x7+x3+1。实现其算法的逻辑图如图3。

图3 CRC7生成逻辑

在DATA控制模块中用的是CRC16，其公式是G(x)=x16+x12+x5+1。算法逻辑图同CRC7类试，这里我们不再赘述。

两种校验本质相同，后者精度更高，适应数据尤其是长数据的传输校验。

3 功能验证与综合

使用Mentor公司的ModelSim软件进行仿真，该软件许可在PC、Solaris、HP-UX或Linux平台上使用，支持VHDL或Verilog硬件描述语言(HDL)仿真。它支持所有器件的行为级仿真和VHDL或Verilog仿真激励。

为了测试设计的正确性，编写了testbench模块，其中包括一个用HDL描述的SD卡的原型(使得控制器能够对该卡进行操作)，包括产生时钟信号，输出命令，读写的数据，产生的中断等。下面以测试SDMMC读写寄存器，发送命令接收响应，4线块数据(block data)传输等为例来说明：

当满足片选信号后，APB总线对内部寄存器先进行配置，然后确定命令的发送，并附上CRC7的校验码，最后接收响应和响应的CRC7校验码。

对流传输，单块，多块数据等所有传输方式进行完仿真，利用目前业界最流行的综合工具：SYNOPSYS公司的DesignCompiler对其综合。经过对Script脚本约束的设定，通过DC将控制器的时序和面积进行优化，工作频率满足手机基带芯片频率125Mhz(最高可到200以上)，面积在3万门，比主流的4万门有所降低，节省了面积。

最后采用Xilinx公司的xc4vlx200-10ff1513芯片进行FPGA验证，测试结果表明该控制器可以对市面上主流SDMMC卡进行数据传输，符合整个SOC的要求。

4 结语

验证结束后，利用中芯国际的0.13um的工艺库对上面的设计进行封装制造，就实现了最新的SD1.0和MMC3.31协议，并将其嵌入到ASIC中，使得TD终端具有外部扩展存储性，节约用户开销。不仅如此，该控制器可作为一个成熟的IP核，移植到各种基于多媒体处理的ASIC芯片中去，其应用十分广泛。

作者创新点：该IP核的设计，为TD-SCDMA终端基带芯片以及类似手持SOC提供外接扩展存储卡的功能，且具有广泛的可靠移植性用于其他芯片中。