FPGA基于SDIO-4线模式读写SD卡、TF卡、SDNAND

项目背景：在以FPGA做项目时尤其是图像、视频类项目时，对存储器的使用可谓是必不可少，其中作为高速缓存的动态存储器例如SDRAM、HyperRam、DDR3、DDR4等。这些易失性存储器使用的频率是最高的，但同时有些非易失性存储器也常常会使用到，一般对于存储参数类的小容量存储器会使用eeprom（iic接口）、flash（spi）接口等。但是如果要用大容量的而且对读写速率还有一定要求的应用场景呢？？根据以往的项目经验在这个场合下会使用EMMC、SD卡等存储器。

        本文就着重介绍下FPGA基于SDIO-4线模式实现 UHS-1 的协议来读写SD卡,向下兼容SD2.0协议。实现读写速率约600Mb/s.本文主要介绍FPGA在不使用文件系统的方式对SD卡进行基于物理地址的读写。网上基于SD2.0的协议介绍也比较多，在此就不太详细的介绍协议细节，主要介绍FPGA读写SD卡需要的具体内容 。

   

1、SD卡的类型

        常见的SD卡按类型分为

                标准容量卡（<=2GB）:                存储地址的单位是以字节为单位

                高容量卡    （>2GB <=32GB）    存储地址的单位是块（512Byte）为单位

2、SD的初始化

 系统上电，发送 74 个时钟，等待 sd 卡内部初始化

 发送 cmd0，复位 sd 卡

 发送 cmd8，如果 sd 卡有响应，则 sd 卡属于 sdhc 类型，并且工作电压正常，初始化工程。如 果 sd 卡无响应，则 sd 卡可能属于 sdsc 类型，或者工作电压不正常，或者当前卡不属于 sd 卡，初始化失败。

 发送 cmd55 和 acmd41

 发送 cmd2，获取 sd 卡的 CID 序列。

 发送 cmd3，获取 sd 卡的 RCA 地址。

 发送 cmd7，选中 sd 卡。

 发送 cmd55+acmd6，设置总线宽度。 

3、SD的写数据

 发送 cmd16                                  复位设置块的大小

 发送 cmd55+acmd23                   预擦除

 发送 cmd25                                  连续写的命令

 发送数据（N*block_num）

 发送 cmd12                                  制停止数据传输，数据写结束

 发送 cmd13                                  查询卡是否恢复ready状态

4、SD的读数据

 发送 cmd16                                   复位设置块的大小

 发送 cmd18                                  连续读的命令

 发送 cmd12                                   强制停止数据传输，数据写结束

5、时序波形