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随着信息产业的高速发展,人们对高速大容量的数据存储需求越来越大,而eMMC作为一种内嵌式存储芯片,以其接口简单、存储容量大、传输速度快和集成度高的特点,使得它在手机、平板电脑等消费电子产品和移动多媒体设备中广泛应用。eMMC控制器作为eMMC存储系统工作的核心部分,具有极高的研究意义和工程应用价值。根据研究背景和实际工程需求,本文深入分析和研究eMMC相关协议规范,给出了基于FPGA的高速eMMC阵列控制器的总体设计方案。以Xilinx公司Virtex-6系列FPGA芯片作为开发平台,给出了硬件系统设计,并根据控制器的设计方案实现了eMMC阵列控制器。以eMMC阵列作为存储载体,通过eMMC阵列控制器实现了其存储阵列的高速读写功能。使用FPGA内部集成的RocketIO GTX收发器硬核实现该系统的数据高速串行传输,一方面完成了eMMC阵列控制器与用户接口之间的数据交换,另一方面完成了eMMC阵列控制器与eMMC阵列之间的数据通信。本文所做工作主要如下:1.完成了eMMC阵列的总体设计方案以及基于FPGA的硬件系统的设计与实现。此外,对系统的高速GTX收发器的特点、结构和收发模块进行了分析和研究,并设计和实现了系统的高速数据串行传输的功能。2.研究eMMC4.5协议标准,完成了eMMC阵列控制器的总体设计以及控制器各模块的详细设计与实现。其中,设计的eMMC控制器的主要模块包括时钟和复位模块、初始化模块、主控制模块、命令接口模块、数据处理模块以及缓存控制模块。3.完成了eMMC阵列控制器的防毛刺时钟切换模块、命令和响应、CRC校验模块、初始化流程、数据读和数据写的软件功能仿真和在线逻辑功能和时序验证。4.在基于FPGA的系统平台上,对eMMC阵列控制器进行系统、完整的验证,通过eMMC阵列控制器将高速GTX收发器与eMMC存储阵列联系起来,进行eMMC阵列高速数据读写过程的系统性验证。验证结果表明,本文设计实现的基于FPGA的高速eMMC阵列控制器具有性能稳定、通用性好、接口简单和可移植性强的优点,用户无需关注硬件底层协议,操作简单,满足工程需求的各项功能和技术指标。