Zynq FPGA 平台下雷龙 SD NAND 存储测试实践

SD NAND 特性概览

1.1 产品规格

本次测试选用了雷龙 CSNP4GCR01-AMW 与 CSNP32GCR01-AOW 两款型号。这类 SD NAND 芯片基于 NAND Flash 与 SD 控制器集成，内置强大的坏块管理与纠错机制，即便在意外掉电场景下也能保障数据安全性。

主要技术特点如下：

• 接口支持 SD2.0 2 线或 4 线模式；
• 电压范围 2.7V-3.6V；
• 默认模式下时钟速率 0-25MHz，4 线并行时接口速度可达 12.5 MB/s；
• 高速模式下时钟速率 0-50MHz，4 线并行时接口速度可达 25 MB/s；
• 工作温度 -40°C ~ +85°C，存储温度 -55°C ~ +125°C；
• 待机电流小于 250uA；
• 支持修正内存字段错误及内容保护（符合 SDMI 最高安全标准）；
• 具备 SDNAND 密码保护功能 (CMD42 - LOCK_UNLOCK)；
• 提供机械开关写保护及内置永久/临时写保护；
• 支持应用程序特定命令与舒适擦除机制。

该 SD 卡支持 SDIO 和 SPI 读写，理论最高速度 25MB/s，实际表现需结合 MCU 与接口实测。在简单嵌入式系统或对速度要求不高的场景下，SPI 协议更为常见。无论采用何种模式，均需遵循相关协议规范以建立文件系统。

1.2 硬件封装与引脚

SD 卡采用 LGA-8 封装，其 Block 图结构如下：

引脚分配与定义如下：

SD 卡样片与转接

随样片寄送的还有专用转接板，用于将 LGA-8 封装的芯片转接至标准 SD 卡尺寸。这样只需将转接板插入 SD 卡槽即可直接使用，极大简化了测试流程。

Zynq 测试平台搭建

测试环境基于 Xilinx Zynq 7020 FPGA 芯片构建，具体配置如下：

• 开发板：Digilent Zybo Z7
• Vivado 版本：2018.3
• 文件系统：FATFS
• SD 卡接口：SD2.0

2.1 测试流程

本次测试主要针对 4G 和 32G 两个不同容量的 SD 卡，在 Zynq FPGA 上搭建 SD 卡读写回路，从而对两款不同容量芯片的读写性能与数据完整性展开测试。