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基于 Zynq FPGA 的雷龙 SD NAND 测试实践

雷龙 SD NAND 具备坏块管理与纠错功能,支持 SD2.0 接口。介绍基于 Zynq 7020 FPGA 搭建测试平台的方案,涵盖芯片特征、封装引脚、转接板使用及 FATFS 文件系统配置,旨在验证不同容量 SD 卡在嵌入式系统中的读写性能与稳定性。

指针猎手发布于 2026/4/10更新于 2026/9/1065 浏览
基于 Zynq FPGA 的雷龙 SD NAND 测试实践

一、SD NAND 特征

1.1 SD 卡简介

雷龙的 SD NAND 有多种型号,本次测试选用 CSNP4GCR01-AMW 与 CSNP32GCR01-AOW。这类芯片基于 NAND FLASH 和 SD 控制器实现,具备强大的坏块管理和纠错功能,即使在意外掉电情况下也能保证数据安全。

主要特性如下:

  • 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:可变时钟速率 0 - 25MHz,最高 12.5 MB/s(4 线并行);
  • 高速模式:可变时钟速率 0 - 50MHz,最高 25 MB/s(4 线并行);
  • 工作温度:-40°C ~ +85°C;
  • 存储温度:-55°C ~ +125°C;
  • 待机电流小于 250uA;
  • 支持内存字段错误修正;
  • 内容保护机制符合 SDMI 最高安全标准;
  • 支持 SDNAND 密码保护 (CMD42 - LOCK_UNLOCK);
  • 采用机械开关及内置写保护功能(永久和临时);
  • 支持应用程序特定命令;
  • 舒适擦除机制。

该 SD 卡支持 SDIO 读写和 SPI 读写,理论最高速度可达 25MB/s,实际速度需结合 MCU 和接口情况实测。在简单嵌入式系统或对速度要求不高的场景下,常使用 SPI 协议。无论使用 SDIO 还是 SPI,都需遵循相关协议规范才能建立文件系统。

1.2 SD 卡 Block 图

文章配图

该 SD 卡封装为 LGA-8,引脚分配与定义如下:

image-20241106234505040

二、SD 卡样片

随样片寄来的还有转接板,可将 LGA-8 封装的芯片转接至标准 SD 卡封装,直接插入卡槽即可使用。

image-20241106234515418

三、Zynq 测试平台搭建

  • 测试平台:Xilinx Zynq 7020 FPGA 芯片
  • 开发板:Digilent Zybo Z7
  • Vivado 版本:2018.3
  • 文件系统:FATFS
  • SD 卡接口:SD2.0
3.1 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。

目录

  1. 一、SD NAND 特征
  2. 1.1 SD 卡简介
  3. 1.2 SD 卡 Block 图
  4. 二、SD 卡样片
  5. 三、Zynq 测试平台搭建
  6. 3.1 测试流程

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