嵌入式系統的SD控制器設計實現

引言

　　在目前的掌上電腦等嵌入式系統中，SD(securedigital)卡以其體積小和引腳數少的優勢，提供了比CF更好的外部設備擴展解決方案。因此，如何在系統中集成SDHost控制模塊，以及在嵌入式操作系統里面實現其驅動程序，都是目前嵌入式系統設計者要考慮的問題。

本文實現所采用的開發平臺是基于SAMSUNG公司的S3C2410AARM微處理器，利用處理內部的SD控制模塊，采用GPIO擴展的方法實現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SDHost控制器相對比較靈活。在進行驅動程序開發過程中，對SD卡檢測進行防抖動處理是必要的，必須根據系統電路特性來確定合適的檢測時機，在驅動程序里面實現防抖動處理，保證整個系統的效率。

　　1 SDHost硬件設計

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

　　通過小型化和薄型化設計，已經廣泛應用于PDA，數碼相機和個人電腦。當插槽有SD卡插入時，SD卡會觸動槽內的觸點開關，引起卡的檢測引腳和寫保護引腳的相應電平變化。

　　Samsung的S3C2410A內部支持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。在本文實現中，對于卡檢測、電源引腳，通過GPIO擴展來實現。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)，數據寄存器(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)，對應的EXTINT0，EXTINT1和EXTINT2寄存器控制該中斷源的觸發模式：低電平觸發，高電平觸發，前沿觸發，后沿觸發或是前后沿觸發。

　　S3C2410A時鐘控制邏輯有兩個鎖相環路PLL(phaselockedloop)：UPLL專用于USB時鐘;MPLL能夠產生系統要求的3種時鐘信號：FCLK供CPU內核使用，HCLK供系統總線使用，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，FCLK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 驅動程序的實現

　　2.1 驅動程序體系結構

　　我們為開發平臺上運行的WindowsCE系統開發了SDHost控制器的驅動程序。WindowsCE下，驅動程序是用戶態的DLL，這些DLL向內核提供一些接口函數，這樣設備管理模塊就可以通過這些函數與具體的硬件設備進行通信。

　　WindowsCE的驅動程序模型主要有兩種類型：流式接口驅動和本地設備驅動。流式設備驅動向上層提供統一的流式設備接口，而本地設備驅動可根據具體設備要求提供相應接口。