嵌入式系統(tǒng)的SD控制器設(shè)計實現(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，提供了比CF更好的外部設(shè)備擴展解決方案。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)里面實現(xiàn)其驅(qū)動程序，都是目前嵌入式系統(tǒng)設(shè)計者要考慮的問題。

本文實現(xiàn)所采用的開發(fā)平臺是基于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擴展的方法實現(xiàn)SDHost控制器。

使用S3C2410A的SD控制模塊，通過對GPIO功能的擴展來完成SD的檢測和寫保護的功能，實現(xiàn)SDHost控制器相對比較靈活。在進行驅(qū)動程序開發(fā)過程中，對SD卡檢測進行防抖動處理是必要的，必須根據(jù)系統(tǒng)電路特性來確定合適的檢測時機，在驅(qū)動程序里面實現(xiàn)防抖動處理，保證整個系統(tǒng)的效率。

　　1 SDHost硬件設(shè)計

　　SCDA1A0100是ALPS公司生產(chǎn)的SD卡連接插槽，采用高可用的滑動觸點開關(guān)，能夠準(zhǔn)確地檢測到卡插入的時機。

　　通過小型化和薄型化設(shè)計，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于PDA，數(shù)碼相機和個人電腦。當(dāng)插槽有SD卡插入時，SD卡會觸動槽內(nèi)的觸點開關(guān)，引起卡的檢測引腳和寫保護引腳的相應(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，可用編程的方法對其功能進行選擇;但對于SD卡的檢測，寫保護和插槽的電源使能等功能沒有專門的引腳。在本文實現(xiàn)中，對于卡檢測、電源引腳，通過GPIO擴展來實現(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)進行控制。每根引腳所在的GPxCON里有對應(yīng)位控制其功能，通過對GPxCON編程來控制其功能，某一時刻，該引腳只能使用一種功能。

　　對于SD卡檢測引腳，需要配置成外部中斷源(EINTx)，對應(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時鐘控制邏輯有兩個鎖相環(huán)路PLL(phaselockedloop)：UPLL專用于USB時鐘;MPLL能夠產(chǎn)生系統(tǒng)要求的3種時鐘信號：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MPLL控制寄存器MPLLCON配置，可以產(chǎn)生需要的時鐘頻率。

　　在時鐘控制邏輯里，寄存器CLKCON用來控制如USB，LCD，UART，SD等接口模塊的時鐘使能。其中bit[9]用于控制SD/MMC接口的時鐘。SDHost控制器不能直接使用PCLK信號。正常工作模式下，F(xiàn)CLK為266MHz，PCLK為66.5MHz，而SD卡的最高時鐘為25MHz，MMC卡最高為20MHz。通過對SDIPRE寄存器的bit[0-7]設(shè)置可以對PCLK進行分頻，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)動程序的實現(xiàn)

　　2.1 驅(qū)動程序體系結(jié)構(gòu)

　　我們?yōu)殚_發(fā)平臺上運行的WindowsCE系統(tǒng)開發(fā)了SDHost控制器的驅(qū)動程序。WindowsCE下，驅(qū)動程序是用戶態(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)備進行通信。

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