[发明专利]基于FPGA的eMMC控制器及其工作方法

权利要求书

1.基于FPGA的eMMC控制器，其特征是，包括初始化模块、主控模块、eMMC接口逻辑模块、数据处理模块和时钟控制模块；所述初始化模块与eMMC接口逻辑模块双向通信，所述主控模块分别与eMMC接口逻辑模块和数据处理模块双向通信，所述时钟控制模块分别与初始化模块、主控模块和eMMC接口逻辑模块连接；工作时，所述初始化模块与上层应用系统通信，所述主控模块与上层应用系统双向通信，所述eMMC接口逻辑模块和数据处理模块均与eMMC芯片双向通信，所述数据处理模块通过外部缓存与上层应用系统双向通信。

2.如权利要求1所述的基于FPGA的eMMC控制器，其特征是，所述初始化模块与eMMC接口逻辑模块进行交互，向eMMC接口逻辑模块发送初始化所需命令，通过eMMC接口逻辑模块控制eMMC芯片来完成对eMMC芯片的初始化，包括eMMC芯片的识别、电压匹配、模式配置；初始化完成后，所述初始化模块向上层应用系统发送初始化完成的标志信号。

3.如权利要求1所述的基于FPGA的eMMC控制器，其特征是，所述主控模块与上层应用系统进行交互，根据上层应用系统发来的读写命令、读写地址及读写长度，通过向eMMC接口逻辑模块和数据处理模块发送对应的控制命令，来完成数据的存储和读取。

4.如权利要求1所述的基于FPGA的eMMC控制器，其特征是，所述eMMC接口逻辑模块负责实现eMMC底层的物理规范协议，按照协议中的时序驱动eMMC芯片，根据初始化模块和主控模块发来的控制命令，实现对eMMC芯片的控制，同时完成对命令的CRC校验。

5.如权利要求1所述的基于FPGA的eMMC控制器，其特征是，所述数据处理模块与主控模块和eMMC芯片进行交互，读取上层应用系统写入外部缓存的数据并写入eMMC芯片中，读取eMMC芯片中的数据并写入外部缓存中，同时完成数据的CRC校验。

6.如权利要求1所述的基于FPGA的eMMC控制器，其特征是，所述时钟控制模块为整个eMMC控制器在相应阶段提供所需的时钟信号，并控制实现时钟的切换。

7.如上述任一权利要求所述的基于FPGA的eMMC控制器所采用的工作方法，其特征是，分为如下步骤：

步骤（1）：系统上电后，eMMC控制器首先对eMMC芯片进行初始化操作；

步骤（2）：初始化操作完成后，eMMC控制器向上层应用系统发出初始化完成的标志信号；

步骤（3）：eMMC控制器等待上层应用系统发送的控制命令；

步骤（4）：eMMC控制器收到上层应用系统发来的控制命令，包括读写命令、读写地址及读写长度，首先判断命令属性，根据命令属性对eMMC芯片进行相应的控制操作，操作完成后回到步骤（3）。

8.如权利要求7所述的基于FPGA的eMMC控制器所采用的工作方法，其特征是，所述初始化操作包括eMMC芯片的识别、电压匹配、模式配置；所述模式配置为在eMMC芯片进入Transfer_state后，对eMMC芯片进行高速模式、数据位宽及数据单双沿模式的配置；优选将eMMC芯片配置为8位数据位宽和双沿模式。

9.如权利要求7所述的基于FPGA的eMMC控制器所采用的工作方法，其特征是，所述步骤（4）中，如果所判断的命令属性为单块写命令，则对eMMC芯片进行单块写操作的工作流程如下：

步骤（4a-1）：主控模块向eMMC接口逻辑模块发送CMD24单块写命令；

步骤（4a-2）：单块写命令CMD24发送成功后，主控模块向数据处理模块发送开始写入数据的信号，数据处理模块读取上层应用系统写入外部缓存的数据，并按照协议所规定的时序写入eMMC芯片中，同时对写入的数据进行CRC校验，直到eMMC芯片反馈的CRC校验值和数据处理模块计算的CRC校验值一致；

步骤（4a-3）：数据写入eMMC芯片后，eMMC接口逻辑模块时刻检测eMMC芯片反馈的BUSY信号，直到eMMC芯片反馈的BUSY位为低电平，则表示eMMC芯片写入单块数据完成，eMMC芯片进入数据传输状态，主控模块等待上层应用系统发送新的控制命令。