基于FPGA的SD2.0协议读写SD卡实现_fpga 读sd卡数据

SD卡是一种较大容量的存储器，在硬件上需要较大容量时，我们常常需要用到。基于单片机的SD卡开发历程很多，包括实现文件系统等高级应用网上都有，而基于FPGA的应用相对较少，并且网上现有的基于FPGA的SD卡开发都是用的SPI模式，虽然简单，但是数据速率降低了很多，基于SD2.0协议的开发基本没有，我在业余自己进行了一个开发测试，把思路提供给大家，供大家参考。
SD2.0协议的具体内容可自行网上下载，也可联系作者提供，比较复杂的是初始化过程，我将初始化过程进行了简化，总结起来就是以下几个流程：
1、上电等待一段时间待SD卡内部初始化后，发送SMD0命令，跟随参数为32bit全0，该命令无应答，作用是位设备至 idle 状态；
2、发送CMD8命令，跟随参数为{20’d0,4’d1,8’h99}; //代表支持高电压，大容量，应答为48bit类别，应答要进行命令校验、crc校验，应答参数的第8-11bit需为4’b0001，代表支持高电压，大容量;
3、发送CMD55命令，跟随参数为32bit全0，应答为48bit类别，应答要进行命令校验、crc校验，此命令告诉卡，下个命令是特定应用命令，特定应用命令前都需发送CMD55；
4、发送ACMD41命令，跟随参数为{2’b01,6’d0,9’h1ff,15’d0}; //设置支持电压，应答为48bit类别，应答不进行命令校验、不进行crc校验，返回参数的第31bit需为1，否则用重复3、4步骤；
5、发送CMD2命令，跟随参数为32bit全0，用于返回CID即产品识别信息，应答为128bit类别，应答可以不进行命令校验、不进行crc校验，如果不关心产品识别信息（一般开发来说，如果你自己总是知道用的是什么产品），甚至不用关心应答值，只需给予应答时间就行了；
6、发送CMD3命令，跟随参数为32bit全0，通知卡返回RCA即相对地址值，不能是0，应答为48bit类别，应答要进行命令校验、crc校验。应答参数的[31:16]即RCA值要记录下来，后续的命令要使用这个RCA值；
7、发送CMD7命令，跟随参数为16bit RCA值和16bit全0，切换SD卡到传输模式，应答为48bit类别，应答要进行命令校验、crc校验。此命令应答后，data[0]数据线会拉低以示忙，要等到其拉高后才能发送下一个命令；
8、发送CMD55命令；
9、发送ACMD6命令，跟随参数为{30’d0,2’b10}，设置总线宽度为4线制，应答为48bit类别，应答要进行命令校验、crc校验；
10、发送CMD6命令，跟随参数为{1’b1,7’d0,16’hffff,8’d1}，切换总线速率为高速模式，即50MHz时钟频率，应答为48bit类别，应答要进行命令校验、crc校验。此命令要应答512bit数据，可以不关心这些应答数据，但要给予时间应答。
至此初始化结束，而后就可以发送读、写和擦除等命令。
需要注意：
初始化过程中，时钟频率不能大于400KHz，第10步后方能将时钟频率切换为50MHz。
此处有一个测试结果分享给大家：
基于xilinx XC7A200T芯片，在ALINX AC7A200板子上验证，
验证的micro SD卡型号为：SanDisk Ultra 32GB
经测试：
1000MB数据连续写入总共耗时约：48秒，平均速度：20.8MB/s；
1000MB数据连续读出总共耗时约：43秒，平均速度：23.3MB/s；

另一块验证的micro SD卡型号未知，是很老的一片上面显示产于2013年
经测试：
1000MB数据连续写入总共耗时约：86秒，平均速度：11.6MB/s；
连续读未能成功，尚未找到原因，待后续更新补充。
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