基于Zynq FPGA对雷龙SD NAND的测试

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基于Zynq FPGA对雷龙SD NAND的测试

一、SD NAND 特征

1.1 SD 卡简介

雷龙的 SD NAND 有很多型号，在测试中使用的是 CSNP4GCR01-AMW 与 CSNP32GCR01-AOW。芯片是基于 NAND FLASH 和 SD 控制器实现的 SD 卡。具有强大的坏块管理和纠错功能，并且在意外掉电的情况下同样能保证数据的安全。

其特点如下：

  • 接口支持 SD2.0 2 线或 4 线；
  • 电压支持：2.7V-3.6V；
  • 默认模式: 可变时钟速率 0 - 25MHz，高达 12.5 MB/s 的接口速度 (使用 4 条并行数据线)
  • 高速模式: 可变时钟速率 0 - 50MHz，高达 25 MB/s 的接口速度 (使用 4 条并行数据线)
  • 工作温度：-40°C ~ +85°C
  • 存储温度：-55°C ~ +125°C
  • 待机电流小于 250uA
  • 修正内存字段错误；
  • 内容保护机制——符合 SDMI 最高安全标准
  • SDNAND 密码保护 (CMD42 - LOCK_UNLOCK)
  • 采用机械开关的写保护功能
  • 内置写保护功能 (永久和临时)
  • 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，最高读写速度可达 25MB/s，实际读写速度要结合 MCU 和接口情况实测获得。通常在简单嵌入式系统并对读写速度要求不高的情况下，会使用 SPI 协议进行读写。但不管使用 SDIO 还是 SPI 都需要符合相关的协议规范，才能建立相应的文件系统；

1.2 SD 卡 Block 图

该 SD 卡封装为 LGA-8；引脚分配与定义如下；在这里插入图片描述:

image-20241106234505040

二、SD 卡样片

与样片同时寄来的还有转接板，转接板将 LGA-8 封装的芯片转接至 SD 卡封装，这样只需将转接板插入 SD 卡卡槽即可使用。

在这里插入图片描述:

image-20241106234515418

三、Zynq 测试平台搭建

  • 测试平台为 Xilinx 的 Zynq 7020 FPGA 芯片；
  • 板卡：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，从而对

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