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2009/02/12(木)[SOPC][IP] MMC/SPI FatFs
[SOPC][IP] MMC/SPI FatFs
MMC/SDカードのアクセスを行うためのIPです．\ オリジナルは長船さん作成のVHDLで記述されたものでした．\ Verilogに移植して，ソフトウェア部分もFatFs(R0.06, Apr 01, 2008)に 差し替え，BBSにあったLFN対応パッチもマージしました*1．\ それぞれNEEK向けに修正*2してあります．
収録ファイルと個々の概要説明
- avalonif_mmcdma.txt\ このファイル．IPの簡単な説明等を記載する
- avalonif_mmcdma_hw.tcl\ SOPC builderが食うファイル． Avalon-MM I/Fの仕様や追加すべきファイル，パラメータ初期値などの情報が入っている．
- avalonif_mmcdma.v\ Avalon I/Fを含む本モジュールのtopレベルモジュールを記述したファイル．
- SDIF.v\ SPIモードのビット転送モジュール．
- SDIF_MEM.v\ Mega Wizardで生成したSRAMモジュール．\ 8bit write, 32bit readの512bytesメモリ．\ 出力にはバッファを設けず，readaddressにしたがってq出力が出てくるようにしてある．
ダウンロード
- 制御ソフト\mmcdma_spi_12Feb2009.zip
- Verilog-HDL記述\_IP_MF_12Feb2009.zip
ハードウェア仕様
モジュールのアドレス空間
| offset | symbol | description |
|---|---|---|
| 0 | status | SPIステータス，送受信データ(8bit) |
| 1 | divide | SPI clockに用いるmodule入力クロックの分周比（FofSCK = 入力周波数/divide/2） |
| 2 | timer | タイムアウト検出用ダウンカウンタ（module input clockで動作）．0で止まる |
| 3 | reserved0 | (予約/現実装ではstatusが見える) |
| 4 | dmastatus | DMAステータス |
| 5～ | reserved[123] | (予約) |
| 128～ | readbuff[128] | DMA転送バッファ（現状読み出しのみ） |
※offsetは，32bit word指定．CPUからのアドレスは x4して見える．※使用メモリ256Word = 1024Byte = 10bit
ビットフィールド
status(MMC IF status) レジスタ
| bit | description | mmc_spi.hシンボル |
|---|---|---|
| 31-16 | const zero | - |
| 15 | 割込み許可フラグ | 1:mmc_irq_enable |
| 14-13 | const zero | - |
| 12 | MMC I/F FRCゼロフラグ | 1:mmc_zf_bitmask |
| 11 | MMC-Write Protect | 1:mmc_wp_bitmask |
| 10 | MMC-Card Detection | 1:mmc_cd_bitmask |
| 9 | MMC I/F転送フラグ(0書き込みで転送開始要求) | 1:mmc_commexit / 0:mmc_commstart |
| 8 | MMC Chip Select(Active Low) | 1:mmc_selnegete / 0:mmc_selassert |
| 7-0 | MMC I/F受信データ | 8bitデータ．読み出し=RxData，書き込み=TxData（txdataのリードバック不可） |
dmastatus レジスタ
| bit | description | mmc_spi.hシンボル |
|---|---|---|
| 31-16 | const zero | - |
| 15 | DMA function IRQ enable bit(1:enable, 0:disable) | mmc_dmairq_enable |
| 14 | assert(0->1) when transfer-ends | mmc_dmadone_bitmask |
| 13 | 1:受信データエラー＠SPI | mmc_dmade_bitmask |
| 12 | 1:受信タイムアウト＠SPI | mmc_dmato_bitmask |
| 11 | const zero | - |
| 10 | w1:転送開始,r1:転送中/r0:転送終了 | mmc_dmastart |
| 9 | const zero | - |
| 8-0 | 転送バイト数 | - |
ハードウェアの動作イメージ
MMC/SDからのデータ読み出し
読み出し時，DMA機能を用いることで，本モジュールのアドレス空間に配置されているバッファメモリにSDからのデータを転送することができます．
MMC/SDからの転送は，byte単位で行われるため，CPUで転送するよりは高速な読み出しが可能でしょう．\ただし，転送できるメモリは本モジュール内の先頭からのみという制約もあります．
※ポートを読み出してのPIO転送も勿論可能です．
Avalon-MM Master portを増設し，Avalon-DMAを内包すれば，任意の空間への転送も可能となるでしょう．
MMC/SDへのデータ書き出し
書き込みについては，バッファからの転送は未サポートであり，PIO転送する必要があります．
注意事項
DMA転送を要求した際には，SDIF module（SDIF.v）のアクセスを本IPのtop level moduleが行うため，ユーザがCPU等からアクセスしてはいけません．\dmastatusの読み出し動作のみ許容します．（DMA転送の終了をポーリングで知るため）\SDIFのほかのレジスタへのアクセスを試みても，本IPのステートマシンがSDIFへのアクセスを占有し，statusレジスタの値しか参照できない状態となります．