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面向eMMC协议的SoC系统设计

张诚  
【摘要】:随着SoC(System on Chip)技术的成熟和FPGA(Field Programmable Gate Array)设计工具的集成化,在FPGA平台上应用SoC设计方法学完成对嵌入式系统硬件的设计已经成为主流,同时随着国内对移动终端和智能终端大容量存储的需求,加速对大容量存储设备的开发已经成为必然。本文根据实际工程需求,在重点分析了eMMC(embedded multimedia card)协议的基础上,提出了eMMC系统的设计方案。以Xilinx公司ZYNQ-7000的FPGA开发平台为系统硬件基础,结合SoC技术,给出了针对eMMC协议的主控制器硬件架构,软件设计并实现了eMMC存储模块。eMMC测试系统的模块主要分为eMMC主控制器和eMMC存储仿真器。其中,eMMC主控制器设计采用SoC设计方法学中的IP核复用技术完成了对总线接口单元和卡接口单元设计。总线接口单元作为AXI(Advanced Extensible Interface)从机,主要功能是接收来自AXI总线发送的命令,与寄存器单元、DMA(Direct Memory Access)控制器完成对命令和数据的解析处理。卡接口单元负责接收来自总线接口单元发送的信息,根据命令生成对eMMC总线的控制信号。eMMC存储仿真器采用软件模拟NAND Flash硬件方式设计并实现了命令转换和数据存储,由配置文件参数完成对eMMC存储仿真器的初始化工作,以平衡树和双向循环链表的数据结构实现了NAND Flash FTL(Flash Translation Layer)层缓存数据块节点的查找和数据交换,通过配置文件中的读写操作损耗时间参数计算出eMMC存储仿真器的读写速度。以PetaLinux系统作为软件开发平台,对系统的功能和读写速度进行了测试,达到了本系统最初设计指标。


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