邏輯分析儀在SD卡中的應用

　　摘要：本文以廣州致遠電子出品的邏輯分析儀系列產品LAB7504為例，介紹其在SD卡設計中的應用。
　　
　　1、引言
　　
　　我們現在處在信息時代里，數碼相機，筆記本電腦等電子設備都已進入千家萬戶。而這些都離不開存儲設備。存儲設備在從選數管，到打孔卡、硒鼓、光盤、軟盤、磁帶、固態硬盤等的變遷中，有一位成員脫穎而出——它就是SD卡。SD卡以大容量，低功耗，小巧輕便，熱插拔，價格便宜等特點，在如今的移動存儲中占有重要的地位，比如現在的筆記本電腦、數碼相機、mp4等數碼產品，都無一例外的帶有SD卡讀卡器接口，方便用戶使用。
　　
　　今天我們就以廣州致遠電子出品的邏輯分析儀系列產品LAB7504為例，介紹其在SD卡設計中的應用。
　　
　　2、SD卡簡介
　　
　　SD卡共支持三種傳輸模式：SPI模式（獨立序列輸入和序列輸出），1位SD模式（獨立指令和數據通道，*的傳輸格式），4位SD模式（支持四位寬的并行傳輸）。表1介紹了數據率與模式的關系。　　
　　SD模式的總線拓撲結構為：
　　
　　一個主機（如微控制器）、多個從機（卡）和同步的星形拓撲結構。
　　
　　所有卡共用時鐘CLK、電源和地信號。而命令線（CMD）和數據線（DAT0~DAT3）則是卡的線，即每張卡都獨立擁有這些信號線。表2介紹了SD模式下的信號功能。　　
　　在SPI模式下，主機使用SPI總線訪問卡，微控制器在卡上電后的第1個復位命令就可以選擇卡進入SD模式或SPI模式，但在卡上電期間，它們之間的通信模式不能更改為SD模式。
　　　　
　　3、解碼分析
　　
　　SD卡的協議比較復雜，并且模式也比較多，每個模式里面的命令，響應行為，數據令牌的CRC等也很復雜，如果在設計中，需要讓研發人員對一個個邏輯電平進行解析，那效率是實在太低了，并且也容易出錯，廣州致遠電子有限公司出品的LAB7504邏輯分析儀帶有SD卡SPI模式，以及SD模式的插件解碼工具，可以輕松的幫助工程師快速直觀的分析SD卡總線上的命令以及數據等信息。下面分別介紹下兩種模式的解碼插件。
　　
　　SD模式
　　
　　分別點擊邏輯分析儀上位機【工具】、【插件管理器】，選擇“SD卡SD模式協議分析”。彈出SD_SDMODE設置對話框。按照采集SD卡的實際情況填寫總線設置選項，本次采集的總線設置如圖1所示（截掉顏色設置與顯示設置）。　　
　　參數設置簡介
　　
　　CLK：選擇要解碼數據的時鐘信號，代表協議中的CLK時鐘信號。
　　
　　塊長：輸入多塊傳輸過程中的塊的數目。在讀寫數據塊的過程中，有多塊讀寫命令，用戶需要設置多塊讀寫時候塊的數目，在塊長中輸入相應的數字。
　　
　　CLK頻率：輸入時鐘頻率。時鐘頻率是指時鐘信號傳輸的頻率，根據時鐘信號的傳輸而設置。
　　
　　寬總線：選擇是否寬總線傳輸。即是否選擇4位SD模式，單總線即1位SD模式。
　　
　　CMD總線設置：設置命令總線參數。
　　
　　DATA總線設置：設置數據總線參數。
　　
　　幀顏色設置：設置解碼后包中各個幀的顯示顏色。
　　
　　包顏色設置：設置解碼后包的顯示顏色。
　　
　　顯示方式：設置解碼后數據的顯示方式，分別為十六進制，十進制和字符格式。　　
　　下面看看通過插件解碼后的結果。如圖2所示，將解碼后的信號放大，可以看到開始位：START;傳輸位：ToCard;命令：READ_MULTIPLE_BLOCK等信息（這里還有命令參數，CRC校驗結束位等信息沒有顯示出來）。　　
　　如圖3所示，數據總線解碼后的結果，其中紅色框中是數據起始標志。
　　
　　SPI模式
　　
　　分別點擊邏輯分析儀上位機【工具】、【插件管理器】，選擇“SD卡SPI模式協議分析”。彈出SD_SPI設置對話框。按照采集SD卡的實際情況填寫總線設置選項，本次采集的總線設置如圖4所示（截去顏色設置與顯示設置）。　　
　　參數設置簡介
　　
　　CS：選擇片選信號線，代表協議中的CS片選信號。
　　
　　CLK：選擇要解碼數據的時鐘信號，代表協議中的CLK時鐘信號。
　　
　　塊長：輸入多塊傳輸過程中的塊的數目。
　　
　　CLK頻率：輸入CLK信號的時鐘頻率。
　　
　　SPI模式：選擇SPI解碼的模式，從*個或者是第二個脈沖開始，上升沿或者下降沿采樣。
　　
　　DataIn總線：設置協議中的輸入總線信息。
　　
　　DataOut總線：設置協議中的輸出總線信息。
　　
　　幀顏色設置：設置解碼后包中各個幀的顯示顏色。
　　
　　包顏色設置：設置解碼后包的顯示顏色。
　　
　　顯示方式：設置解碼后數據的顯示方式，分別為十六進制，十進制和字符格式。
　　
　　由于篇幅限制，在這里對SPI模式的解碼就不做過多的描述，對軟件解碼后的指令以及數據的查看方式，與SD模式下的操作是類似的，這些讀者可以在實際應用的時候自己操作體驗。　　
　　4、總結
　　
　　使用廣州致遠電子有限公司出品的邏輯分析儀軟件所帶的SD卡分析插件功能，可以幫助工程師離開單一的邏輯信號的分析，快速直觀的對傳輸過程的命令數據進行分析，快速的發現問題所在，提高工程師的工作效率。同時，LAB7504提供了出色的采樣速率和存儲容量，可以很容易發現通信信號間的時序問題，幫助工程師zui快的發現并解決當前問題和潛在的時序隱患。