在FPGA上實現SD卡連續多塊讀的命令

CMD17命令一次只能讀取1個塊

CMD18命令一次可以連續讀取多個塊，直到停止命令CMD12

CMD18命令讀的塊數程序可任意設置

目錄

前言

一、SD卡多塊讀命令CMD18

二、停止讀命令CMD12

三、SD卡初始化+SD卡連續塊讀操作的verilog代碼

總結

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前言

? ? ? ? 在用FPGA驅動LCD顯示屏播放視頻時，視頻數據是存到SD卡里面的，播放視頻對數據量的讀需求非常大。如果用單塊讀CMD17命令顯然無法滿足我屏幕320*320的分辨率單像素16bit 24幀的需求，因為實測發現SD卡每次發單塊讀CMD17命令后，中間都要等很長一段時間，SD卡才會開始返回數據，這個等的時間比返回512個字節的時間還要多。所以得發送CMD18命令，改命令發一次可以連續讀取多個塊，直到發送停止命令CMD12，SD卡停止讀，這樣方可滿足播放視頻的需求。以下內容是對SD卡連續多塊讀操作的說明，同時也給出了相應的時序波形圖，方便理解。

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提示：以下是本篇文章正文內容，均為作者本人原創，寫文章實屬不易，希望各位在引用時附上本文鏈接。

一、SD卡多塊讀命令CMD18

? ? ? ? 關于SD的初始化，單塊讀寫操作見文章，基于FPGA的SD卡音樂播放器之SD卡篇_sdio verilog-CSDN博客本文不再敘述。

CMD18命令芯片手冊描述如下：

可見，發一次命令返回多個塊，發送CMD18命令格式如下：

cmd_rd <= {8'h52,rd_sec_addr_buf,8'hff}; ? ?//寫入連續讀多個快CMD18

其中rd_sec_addr_buf是讀的32位起始扇區地址，由于SD卡在SPI模式下默認不開啟CRC校驗，所以校驗字節直接填的8'hff。發完命令后等8bit R1的響應，正常情況下響應的8bit為全0，然后準備開始解析SD卡返回的數據頭0xfe， 解析到數據頭0xfe后，接下來接收SD卡返回的512個字節的數據，緊接著又會有下一塊，依然是先解析到數據頭0xfe后，再接收SD卡返回的512個字節的數據，如此循環直到發送CMD12這個停止命令。由此可見一次讀多少個塊是由主機什么時候發停止命令決定的。為了方便，我在編程的時候定義了一個參數，即一次連續讀多少個塊，讀夠后即發送停止命令，該參數可隨意設置，設置成1就和單塊讀沒區別。

該命令的實測波形圖如下，注意由于MISO下降沿穩定，所以ILA抓取時注意用clk的下降沿取抓數據。

觀察這張波形圖，就能明白為什么我開始說的發命令后等的時間比返回512個字節的時間還要多了。放大發命令的部分如下圖所示，可見發完命令后，SD卡會返回R1數據8‘h00。

返回數據部分放大如下：

下面是抓取的解析后的數據，解析時是每兩個字節湊成16bit，和winhex中的數據完全對得上。

下圖是兩個塊交界處的時序，可見第一個塊數據返回完后，會接著有兩字節的CRC，然后又去解析FE，之后便是下一個塊的數據。

可見塊連續讀，一個塊的數據返回完后，過24個CLK（圖中9793-9769，2個FF+1個FE）就會接著返回下一個塊的數據，比單塊讀效率高多了。

二、停止讀命令CMD12

CMD12命令芯片手冊描述如下：

R1b和R1類似，只是其帶有忙信號。發送CMD18命令格式如下：

cmd_rd <= {8'h4C,32'b0,8'hff}; ? ?//停止讀命令CMD12

parameter RD_BLOCKS = 20'd400; ? ? //SD卡連讀讀一次的塊數

我在程序中定義了SD卡連讀讀一次的塊數，支持修改為任意值，這里400是因為320*320的16bit像素一幀需要連續讀400個塊的數據。

三、SD卡初始化+SD卡連續塊讀操作的verilog代碼

????????代碼已經完成了SD卡的初始化，設置RD_BLOCKS后，連續讀只需要將sd_rd_start_en拉高一個電平，在電平拉高的同時，給sd_rd_sec_addr復制塊讀開始讀的扇區地址后，接下來sd_rd_val_en和sd_rd_val_data就會返回數據，其中sd_rd_val_en是是數據有效標志。

sd_ctrl_top

#(

? ? .RD_BLOCKS(RD_BLOCKS)

)

u_sd_ctrl_top(

? ? .clk_ref ? ? ? ? ? (clk),

? ? .clk_ref_180deg ? ?(!clk),

? ? .rst_n ? ? ? ? ? ? (rst_n),

? ? //SD卡接口

? ? .sd_miso ? ? ? ? ? (sd_miso),

? ? .sd_clk ? ? ? ? ? ?(sd_clk),

? ? .sd_cs ? ? ? ? ? ? (sd_cs),

? ? .sd_mosi ? ? ? ? ? (sd_mosi),

? ? //用戶讀SD卡接口

? ? .rd_start_en ? ? ? (sd_rd_start_en),

? ? .rd_sec_addr ? ? ? (sd_rd_sec_addr),

? ? .rd_busy ? ? ? ? ? (sd_rd_busy),

? ? .rd_val_en ? ? ? ? (sd_rd_val_en),

? ? .rd_val_data ? ? ? (sd_rd_val_data), ? ?

? ?

? ? .sd_init_done ? ? ?(sd_init_done)

);

?? ? ? ?https://download.csdn.net/download/m0_66360845/90601476https://download.csdn.net/download/m0_66360845/90601476?

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總結

? ? ? ? 以上就是本文全部內容，給出了每個步驟的時序圖，對理解塊讀操作很有幫助。寫這篇文章的目的一是為了分享知識，二是為了記錄實現方法，方便自己回顧。