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消费类电子产品性能的提升对存储硬件的要求越来越高。eMMC(eMbedded Multimedia Card)是一种成本低效率高的高密度存储设备，十分适合用作智能手机、平板电脑、移动互联网设备等消费类电子产品的外部存储器。消费类电子产品支持eMMC设备的需求变得越来越大，本文结合中科物栖公司项目“面向嵌入式应用的智能物联网SoC(System on Chip)芯片的设计和实现”的实际需求，设计了一款基于Cortex-M3处理器的eMMC主机控制器接口，该控制器接口支持eMMC4.5协议，SoC芯片可通过控制器接口访问eMMC设备，以满足SoC芯片对大容量数据实时存储的需求。
在深入调研eMMC4.5协议和项目需求的基础下，本文提出了eMMC主机控制器接口的设计方案。所设计的eMMC主机控制器接口主要由寄存器模块、时钟/复位控制模块、DMA控制模块、中断控制模块、RAM控制模块和卡控制模块构成。其中，时钟/复位控制模块、DMA控制模块、卡控制模块是关键模块，本文有对控制器接口的关键电路模块进行详细地研究分析。控制器接口的硬件电路设计主要有两个创新点，1、为了尽可能降低控制器接口与工作在高频域的eMMC卡设备进行信息交互时发生采样错误的机率，控制器接口内部设置采样时钟，并设计了相位调制模块用于提供灵活的相位配置。通过动态地控制相位调制模块调整采样时钟的相位以找到合适的采样点，从而提高了控制器接口的可靠性。2、为了提高传输效率，控制器接口内部设计了基于描述符传输机制的DMA控制模块(DMAC)，DMAC一次可处理多个分散在SoC芯片系统内存不同地址的缓冲区数据，缓解了系统内存多个非连续地址空间的数据块传输请求带给处理器的压力。
整个硬件电路的RTL(Register Transfer Level)设计是采用硬件描述语言Verilog完成的。在完成整个电路的RTL设计工作后，为了确保设计的正确性，本文还利用vcs等仿真工具对该设计进行功能仿真，功能仿真主要是模块级功能仿真和系统级功能仿真。通过对仿真结果分析，该eMMC主机控制器接口功能正确，最大传输速率可达199MB/s，目标芯片可以通过本控制器接口访问外设eMMC设备。总的来说，本文设计的eMMC主机控制器接口对设计高性能SoC芯片，提升系统外部存储性能具有一定的应用意义。
在深入调研eMMC4.5协议和项目需求的基础下，本文提出了eMMC主机控制器接口的设计方案。所设计的eMMC主机控制器接口主要由寄存器模块、时钟/复位控制模块、DMA控制模块、中断控制模块、RAM控制模块和卡控制模块构成。其中，时钟/复位控制模块、DMA控制模块、卡控制模块是关键模块，本文有对控制器接口的关键电路模块进行详细地研究分析。控制器接口的硬件电路设计主要有两个创新点，1、为了尽可能降低控制器接口与工作在高频域的eMMC卡设备进行信息交互时发生采样错误的机率，控制器接口内部设置采样时钟，并设计了相位调制模块用于提供灵活的相位配置。通过动态地控制相位调制模块调整采样时钟的相位以找到合适的采样点，从而提高了控制器接口的可靠性。2、为了提高传输效率，控制器接口内部设计了基于描述符传输机制的DMA控制模块(DMAC)，DMAC一次可处理多个分散在SoC芯片系统内存不同地址的缓冲区数据，缓解了系统内存多个非连续地址空间的数据块传输请求带给处理器的压力。
整个硬件电路的RTL(Register Transfer Level)设计是采用硬件描述语言Verilog完成的。在完成整个电路的RTL设计工作后，为了确保设计的正确性，本文还利用vcs等仿真工具对该设计进行功能仿真，功能仿真主要是模块级功能仿真和系统级功能仿真。通过对仿真结果分析，该eMMC主机控制器接口功能正确，最大传输速率可达199MB/s，目标芯片可以通过本控制器接口访问外设eMMC设备。总的来说，本文设计的eMMC主机控制器接口对设计高性能SoC芯片，提升系统外部存储性能具有一定的应用意义。