队伍名称：Cambrain_20

分享内容：SD卡

我们对 SD 的读写协议一般有 SPI 模式和 SDIO 模式两种，由于SPI 在芯片管脚上只占用四根线，而且SPI 实现SD卡读写只需要修改一些 SPI 接口逻辑就可以实现，因此，我们采用的是SPI 模式对SD卡进行操作。 SPI 是串行外设接口(Serial Peripheral Interface)的缩写。是 Motorola 公司推出的一种同步 串行接口技术，是一种高速的，全双工，同步的通信总线。SPI 具有支持全双工通信；通信简单；数据传输速率快；高速、同步、全双工、非差分、总线式；主从机通信模式等特点。 SPI 模式的信号线有：CS、CLK、MISO、MOSI，4 根线。

由于板子只能插入 TF 卡即 MicroSD card，我查阅相关资料得到 TF 卡的 SPI 模式接口（如图），通过这些接口，将 SD 卡和 FPGA 通过 SPI 模式连接起来对其进行操作。

SD卡初始化步骤：

SD 卡初始化过程： 在对 SD 卡初始化之前，我们需要对其上电后复位。复位的方法为：

１ 拉高 CS，发送至少 74 个时钟周期来使 SD 卡达到正常工作电压和进行同步

２ 选低 CS，发送 CMD0，需要收到回应 0x01 表示成功进入等待状态

３ 拉高 CS，发送 8 个时钟

复位成功后我们就可以对其进行初始化了。初始化的过程较复杂，对其过程总结如下：

４ 使用 CMD，发送 CMD1，收到 0x00 表示成功

５ 使用 CMD55+ACMD41

６ 发送 CMD55（表示接下来要对其使用 ACMDx 类的命令），收到 0x01

７ 发送 ACMD41，收到 0x00 表示成功

命令RTL代码

状态机实现部分RTL代码

 case(cur_state)

            st_idle : begin 

                sd_cs <= 1'b1; 

                sd_mosi <= 1'b1; 

            end

            st_send_cmd0 : begin 

                cmd_bit_cnt <= cmd_bit_cnt + 6'd1;

                sd_cs <= 1'b0;

                sd_mosi <= CMD0[6'd47 - cmd_bit_cnt]; 

                if(cmd_bit_cnt == 6'd47)

                    cmd_bit_cnt <= 6'd0;

            end

            st_wait_cmd0 : begin

                sd_mosi <= 1'b1;

                if(res_en) 

                    sd_cs <= 1'b1;

                over_time_cnt <= over_time_cnt + 1'b1; 

                if(over_time_cnt == OVER_TIME_NUM - 1'b1)

                    over_time_en <= 1'b1;

                if(over_time_en)

                    over_time_cnt <= 16'd0;

            end

            st_send_cmd8 : begin 

                if(cmd_bit_cnt<=6'd47) begin

                    cmd_bit_cnt <= cmd_bit_cnt + 6'd1;

                    sd_cs <= 1'b0;

                    sd_mosi <= CMD8[6'd47 - cmd_bit_cnt];

                end

                else begin

                    sd_mosi <= 1'b1;

                    if(res_en) begin 

                        sd_cs <= 1'b1;

                        cmd_bit_cnt <= 6'd0;

                    end

                end

            end

            st_send_cmd55 : begin 

                if(cmd_bit_cnt<=6'd47) begin

                    cmd_bit_cnt <= cmd_bit_cnt + 6'd1;

                    sd_cs <= 1'b0;

                    sd_mosi <= CMD55[6'd47 - cmd_bit_cnt];

                end

                else begin

                    sd_mosi <= 1'b1;

                    if(res_en) begin 

                        sd_cs <= 1'b1;

                        cmd_bit_cnt <= 6'd0;

                    end

                end

            end

            st_send_acmd41 : begin 

                if(cmd_bit_cnt <= 6'd47) begin

                    cmd_bit_cnt <= cmd_bit_cnt + 6'd1;

                    sd_cs <= 1'b0;

                    sd_mosi <= ACMD41[6'd47 - cmd_bit_cnt];

                end

                else begin

                    sd_mosi <= 1'b1;

                    if(res_en) begin 

                        sd_cs <= 1'b1;

                        cmd_bit_cnt <= 6'd0;

                    end

                end

            end

            st_init_done : begin 

                sd_init_done <= 1'b1;

                sd_cs <= 1'b1;

                sd_mosi <= 1'b1;

            end

            default : begin

                sd_cs <= 1'b1;

                sd_mosi <= 1'b1;

            end

        endcase