基于FPGA的SD卡控制器设计与验证开题报告

本课题的现状及发展趋势：

SD存储卡是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备，由于它体积小、数据传输速度快、可热插拔等优良的特性，被广泛地于便携式装置上使用，例如数码相机、平板电脑和多媒体播放器等。SD卡是由日本松下、东芝及美国公司SanDisk于年月共同开发研制的。其体积小、重量轻，却拥有高容量存储、快速数据访问效率、移动灵活方便以及安全可靠的性能。随着MP3、MP4、手机、数码相机等便携式产品的发展和普及，电子设备对存储卡容量、体积和功耗等各方面的要求越来越高市场上的便携式电子产品通过内置闪存芯片进行存储，然而其存储空间有限。所以，一般采用外接存储卡的形式实现大容量存储。因为SD卡技术的迅速发展，同时大数据时代所要求的轻简便捷，整个计算机系统对于存储介质的存储空间、安全稳定、性能价格等多个方面都有了新的要求和新的应用场景。而且SD卡因其价格低。速度快、容量大和兼容性好等优点得以获得广大消费者的青睐，外部存储卡的使用灵活且功耗低，这使得便携设备的使用更加方便，这刺激了半导体存储卡如SD卡市场的快速发展。

由于我国的半导体芯片设计技术相比于发达国家较为落后，国内的厂商并没有掌握行业的核心技术，SD卡的主控芯片和芯片的设计方案主要从国外引进，并以此为基础进行加工和生产。但随着近些年来集成电路设计技术的蓬勃发展，国外厂商对于SD卡相关核心技术的垄断地位已经被打破，已不再被人扼住该领域的咽喉。

在此期间，国内企业为把握移动大数据存储行业的快速发展所带来的商机，迅速进行企业产品的方案改革和技术革新。其中不乏优秀国企在行业内突破自我，实现科技创新，走向世界行业的前列。如深圳朗科科技有限公司推出的以优盘为商标的闪存盘是世界上首创基于USB接口，采用闪存介质的新一代存储产品。闪存盘，是中国在计算机存储领域二十多年来唯一属于中国人的原创性发明专利成果，更是使得朗科科技有限公司驰名中外。但SD卡三大巨头闪迪、松下、东芝仍然是当前主流SD卡规格的创始者，一直坚持采用自制NAND Flash控制芯片。不过伴随着现如今的快闪记忆卡产品的日趋成熟，产品制作的成本越来越大。因此，许多原先做相关产业的公司都采取了不一样的战略要求。就目前而言，只有闪迪仍然采取自制的控制芯片的策略。

本课题的研究意义和价值：

伴随着大数据智能时代的到来，消费电子产品的普及和迅速发展。人们对于产品的性能要求也越来越高，大容量的存储空间更是给带有存储功能的电子产品带来巨大的竞争力。各大生产厂商也是积极响应市场的需求，不断提高自己的产品竞争力，拓宽自家电子产品存储接口的不同功能。除了传统的USB接口之外，还包括了各种存储卡的接口，如SD、MS、MMC卡等等。在这其中，各种控制芯片更是成为了SD卡设计的重中之重。

随着芯片设计功能复杂度的不断提高，随之芯片的性能也是越来越好，相应的设计规模也是越来越大。但是与之相矛盾的是，用户对电子产品的更新越来越快，市场要求产品的设计周期尽可能的低以创造更高的价值，这无疑导致了设计复杂度与设计速度之间的巨大矛盾。开发周期缩短也导致了电子产品的设计质量越来越难于保证，直接导致了芯片设计成本的增加。因此，本文基于FPGA进行的设计，其意义在于：第一FPGA有着灵活性强，开发周期短，并行处理速度快，可靠性高等优点。第二，因为FPGA是可编程逻辑器件，用户可对进行重新配置来满足用户的逻辑实现。第三，FPGA具有静态可重复编程和动态系统重构的特性，使得硬件的功能可以像软件一样通过编程来修改，成为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路。FPGA进行芯片及项目设计的优势在于其不仅可以克服定制电路设计能力的不足，又可以解决原有可编程逻辑器件如CPLD，PAL等门电路数目少能于满足大规模设计的缺陷。利用FPGA器件进行合理的编程配置可以实现任何数字器件的功能，上至高性能CPU下至74简单的电路。基于SD卡应用范围的广泛性和基于设计的灵活性和高效性，设计的卡控制器将具有重大的研究意义。

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