BÁO cáo đề tài tìm hiểu về chuẩn giao tiếp SD SDIO môn học thiết kế ngoại vi và kỹ thuật ghép nối

SDSC Original Standard-Capacity Chuẩn dung lượng ban đầu SDUC Ultra-Capacity Dung lượng cực lớn SPI Serial Peripheral Interface Chuẩn truyền thông nối tiếp đồng bộ GPS Global Positioning

Trang 1

BÁO CÁO ĐỀ TÀI:

“Tìm hiểu về chuẩn giao tiếp SD/SDIO”

Môn học : Thiết kế ngoại vi và kỹ thuật ghép nối

Trang 2

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, khái niệm kỹ thuật đã trở nên quen thuộc với nhiều người bởi sựphát triển của ngành này rất lớn với sự phát triển của kinh tế toàn cầu Để đáp ứng nhucầu cấp thiết của cuộc sống và hội nhập tiến độ phát triển trên thế giới, đòi hỏi cácngành kỹ thuật hiên nay ngày càng phải nâng cao và phát triển về chất lượng và khảnăng ứng dụng rộng rãi Trong đó ngành “Công nghệ kỹ thuật Điện – Điện tử” đóngvai trò rất quan trọng trong cuộc sống sinh hoạt hàng ngày cũng như trong sản xuấttrên khắp thế giới

Với nền công nghiệp 4.0 bây giờ các thiết bị điện tử đóng vai trò rất quan trọng,ngày càng trở nên hiện đại và chất lượng rất tốt Đặc biệt với các ngành công nghiệp,công suất không thể thiếu để vận hành máy móc hoạt động Vì thế môn học Thiết kếngoại vi và kỹ thuật ghép nối được đưa vào giảng dạy có thể giúp cho chúng em tiếpthu thêm nhiều kiến thức về các giao thức

Cùng với những kiến thức đã được học trên lớp và kinh nhiệm đã có chúng em

đã bắt tay vào làm bài tập lớn của cô giao cho

Trong quá trình thực hiện, nhóm chúng em đã rất cố gắng để hoàn thành tốt,nhưng do vốn kiến thức vẫn còn hạn hẹp và kỹ năng vẫn chưa có được nhiều nênkhông tránh khỏi những sai sót Chúng em rất mong sự đóng góp ý kiến, phê bình vàhướng dẫn thêm của cô và các bạn trong lớp để giúp chúng em hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới cô Trần Thúy Hà đã giảng dạymôn Thiết kế ngoại vi và kỹ thuật ghép nối và truyền đạt kiến thức cho chúng em để

có thể hoàn thành tốt những bài tập này

Trang 3

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

SD Secure Digital Định dạng thẻ nhớ

SDIO Secure Digital Input/Output Định dạng thẻ nhớ vào/ra

SDHC High-Capacity Dung lượng cao.

SDXC Extended-Capacity Dung lượng mở rộng.

SDSC Original Standard-Capacity Chuẩn dung lượng ban đầu

SDUC Ultra-Capacity Dung lượng cực lớn

SPI Serial Peripheral Interface Chuẩn truyền thông nối

tiếp đồng bộ

GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cục

SPEC Specification Sự chỉ rõ

SSD Solid State Drive Ổ cứng thể rắn

iSDIO Intelligent SDIO Định dạng thẻ nhớ vào/ra

thông minh

AAC Advanced Audio Coding Mã hóa âm thanh nâng cao

HE-AAC High Efficiency Advanced

Audio Encoding

Mã hóa âm thanh nâng cao hiệu quả cao

WMA Windows Media Audio Định dạng âm thanh của Window

CPRM Content Protection for

Mã hóa video cấp cao

VC-1 SMPTE 421 Định dạng video độ nét cao

ISDB-T Intergrated Service Digital

Broadcasting-Terestrial

Dịch vụ tích hợp phát thanh truyền hình kỹ thuật số mặt đất

EPUB Electronic Publication Bản thảo điện tử

DSLR Digital Single Lens Reflex Phản xạ ống kính đơn kỹ thuật số

Trang 4

Trang 5

1.1 SD

SD (Secure Digital) là 1 định dạng thẻ nhớ Flash (loại bộ nhớ không cần

nguồn điện để duy trì dữ liệu), nó được sử dụng trong các thiết bị cầm tay hoặc

có thể được sử dụng trực tiếp trong các khe cắm thẻ nhớ Compact Flash hay

PC với đầu chuyển đổi

Thẻ SD dựa trên định dạng MultiMediaCard (MMC) bản cũ, nhưng hầu hết đềudày hơn một chút so với thẻ MMC

Chuẩn SD của thẻ nhớ này có 3 loại kích thước khác nhau bao gồm:

SD, miniSD và microSD

Hình 1: Các loại thẻ nhớ Thẻ nhớ hiện nay bao gồm 3 loại chính : SD/MicroSD,

SDHC/MicroSDHC, SDXC/MicroSDXC

SD bao gồm 5 họ thẻ:

o SDSC(Original Standard-Capacity) : chuẩn dung lượng ban đầu

o SDHC(High-Capacity) : dung lượng cao

o SDXC(Extended-Capacity) : dung lượng mở rộng

o SDUC(Ultra-Capacity) và SDIO : bao gồm tính năng vào ra cho việc lưutrữ dữ liệu

SDIO (Secure Digital Input/Output) là một giao diện mở rộng kiểu SD cung

Trang 6

cấp bằng các chức năng I/O dữ liệu tốc độ cao riêng biệt hoặc khả năng của bộnhớ có trong thẻ

Ngoài khả năng kết nối với thẻ SD nó cũng có thể được kết nối với các thiết

bị hỗ trợ giao diện SDIO

Giao thức SDIO được phát triển và nâng cấp từ giao thức của thẻ SD (Có nhiều

nơi giữ lại giao thức đọc và ghi của thẻ SD):

Trang 7

o SDIO chỉ cần SPI và chế độ truyền 1-bit SD.

o Giao diện Bus SDIO

Hình 2: Giao diện Bus SDIO

1.3 Điểm khác biệt giữa SD và SDIO

Khác nhau cơ bản về chức năng sử dụng là SDIO dành cho I/O (chức năngInput và Output của 1 hệ thống xử lý thông tin) còn với thẻ SD chỉ để lưu trữ(bộ nhớ), phía thẻ SDIO có thể ngắt bộ xử lý máy chủ trong khi SD không làmgián đoạn phía máy chủ, máy chủ phải đọc hoặc ghi vào thẻ SD

Điểm khác biệt quan trọng giữa thông số kỹ thuật thẻ SDIO và SD là việc bổsung các tiêu chuẩn tốc độ thấp Ứng dụng mục tiêu của thẻ tốc độ thấp bắtđầu với phần cứng nhỏ nhất để hỗ trợ khả năng I/O tốc độ thấp Thẻ tốc độthấp hỗ trợ các ứng dụng như modem, máy quét mã vạch và máy thu GPS Thẻtốc độ cao hỗ trợ thẻ mạng, thẻ TV và thẻ "kết hợp", v.v

Thẻ kết hợp đề cập đến bộ nhớ + SDIO Đối với thẻ kết hợp, tốc độ đầy đủ vàhoạt động 4 bit là yêu cầu bắt buộc đối với bộ nhớ trong và phần SDIO củathẻ Trong các thiết bị SDIO không kết hợp, tốc độ tối đa chỉ được đạt 25Mcòn với thẻ kết hợp giống với thẻ SD, cao hơn 25M

Trang 8

Có 2 loại thẻ kết hợp:

o ASSD

o iSDIO

Trang 9

Hình 3: Các loại thẻ SD và sự khác biệt với SDIO

SD các giao diện tiêu chuẩn

3 Ví dụ về ứng dụng

Trang 10

Hình 4: Thẻ SD trong máy ảnh dung lượng 8GB

Trang 11

Hình 5:Thẻ SD trong máy ảnh dung lượng 128GB

Hình 6: Thẻ MicroSD cho điện thoại dung lượng 128GB

Trang 12

Hình 7:Thẻ MicroSD cho điện thoại dung lượng 16GB

3.2 SDIO

Hình 8: Bộ điều hợpwifi

Trang 13

Hình 9: Bộ điều hợp mạng LAN

● Cách thức hoạt động, tổ chức

● SD

● Bên trong SD có ô nhớ để lưu các giá trị 0 và 1 Các ô nhớ này là các bóng bán

dẫn transistor (bóng bán dẫn Transistor là một công tắc điện tử, nghĩa là nó

dùng chính dòng điện để bật tắt, cho phép dòng điện đi qua hoặc không đi qua).

Vì vậy, dòng điện đi qua được quy ước kí tự 1 trong mã nhị phân, và dòng điện

bị chặn sẽ được quy ước ký tự 0 trong mã nhị phân Đối với SD người ta sẽ nhốtelectron lại, để khi rút thẻ nhớ ra khỏi nguồn điện electron vẫn không chạy mấtđược Nhờ đó nó vẫn quyết định trạng thái của bóng bán dẫn Transistor là có chodòng điện chạy qua hay không Điều đó có nghĩa là nó sẽ lưu lại được thông tin

○

● Hình 10: Cấu tạo bóng bán dẫn

Trang 14

● Bóng bán dẫn trong thẻ nhớ SD sẽ có một lớp bán dẫn P làm nền (như hình bêntrên), ở 2 bên của bán dẫn P sẽ là 2 điện cực được ký hiệu là A và B được nốivới 2 bán dẫn loại N Trên bán dẫn P có một lớp Oxit cách điện, trên lớp Oxit làmột lớp kim loại (người ta gọi là cổng trôi và là bức ngăn để nhốt Electron), trêncổng trôi lại là một lớp oxit cách điện, và trên cùng nó sẽ là một lớp kim loại nữa(hay còn gọi là cổng điều khiển, chính cổng điều khiển này sẽ điều khiển việcnhốt electron)

● Về nguyên lý hoạt động của bóng bán dẫn trong thẻ nhớ SD sẽ diễn ra như sau.Khi có nhu cầu đọc dữ liệu, người ta sẽ nối 2 đầu A và B của bóng bán dẫn vớimột dòng điện, và nối thêm một điện cực dương vào cổng điều khiển D

● Như vậy, chúng ta đã hiểu được nguyên lý các electron được đưa vào cổng trôi C

và nhốt chúng ở đó là như thế nào rồi, và cái bóng bán dẫn bây giờ mang giá trị

là 0 Ngược lại, muốn đổi nó sang giá trị là 1 thì chỉ cần đặt một điện cực âmmạnh vào D, nó sẽ đẩy hết các electron từ cổng C ra ngoài

● Tóm lại, thẻ nhớ lưu dữ liệu bằng cách nhốt electron trong cổng trôi hoặc đẩy nó

ra, tương ứng với giá trị 0 hoặc 1 Việc nhốt được electron là do hiện tượng

"xuyên hầm", có điện thì tạo ra lực hút tác động đẩy electron chui qua, nhưngngắt điện thì electron không chui qua được Các nhà sản xuất cho biết, cổng trôi

có thể nhốt được electron trong khoảng 15 năm, nếu dùng công nghệ và vật liệuchất lượng cao thì có thể lên tới 100 năm Nghĩa là chiếc thẻ nhớ SD có độ bềnlên đến 15 năm hoặc lâu hơn tuỳ thuộc vào vật liệu sản xuất

● SDIO

● SDIO Command Set : Theory of Operations (Bộ lệnh SDIO : Lý thuyết hoạt

động)

● CMD52: IO_SEND_OP_COND (Kiểm tra dải điện áp của I/O Card)

○ CMD52 được xác định bởi 6 bit lệnh này được đặt ở vị trí có địa chỉ000101b

○ Các giá trị cực đại và cực tiểu được của VDD được cài đặt ở thanh ghiOCR I/O là 1 thanh ghi 24 bit trong CMD5

○ S18R là bit chuyển sang 1.8V

○ CMD52 : IO_RW_DIRECT : truy cập I/O nhanh hơn

● CMD52 thực hiện trong SDIO bằng cách ghi vào các bit cụ thể trong thanh ghibằng các câu lệnh trong vùng I/O

● Nếu không thì sẽ sử dụng các mã lệnh riêng trong SD:

○ Reset I/O

Trang 16

○ Cài đặt độ dài khối trong hàm thanh ghi cơ bản

○ Cài đặt độ rộng của Bus

● CMD53: IO_RW_EXTENDED : cho phép truy cập nhanh với địa chỉ Bytehoặc Block

○ Cho các tùy chọn đọc hoặc ghi nhiều thanh ghi I/O với 1 câu lệnh

○ Đọc và ghi một hoặc nhiều khối không giống như SD phải sử dụng nhiềucâu lệnh hơn

● Ưu điểm

● SD

● Thẻ SD tiêu thụ lượng điện năng rất ít

● Thẻ SD sử dụng bộ nhớ không thay đổi, có thể giữ dữ liệu ổn định trên thẻ Nóicách khác, dữ liệu trên thẻ SD không bị ảnh hưởng bởi sự cố mất điện

● Thẻ nhớ này không đòi hỏi thiết bị đang dùng phải có kết nối internet ổn địnhmới truy cập được dữ liệu đã lưu

● Thẻ nhớ microSD sẽ giúp dữ liệu của mọi người được bảo mật an toàn hơn Cácvấn đề về rò rỉ thông tin, hình ảnh, video, clip đã lưu trữ lên internet sẽ hạn chếhơn

● Có thể dễ dàng sử dụng thẻ để tải tài liệu về lưu trữ, xóa các dữ liệu không cầnthiết đã lưu hoặc là sao chép dữ liệu qua đầu đọc thẻ

●

● SDIO

● SDIO có khả năng bảo mật dữ liệu và tốc độ giao tiếp nhanh hơn SPI Cụ thểSPI thì chỉ có 1 bit data nên tốc độ rất chậm SDIO có hỗ trợ 3 mode giao tiếp là

1, 4, 8 bit data nên tốc độ nhanh hơn rất nhiều

● Hỗ trợ nhiều loại thẻ khác nhau như thẻ SD, MMC, SDIO và thiết bị CE-ATA

● Hỗ trợ đa chức năng bao gồm nhiều I/O và I/O kết hợp và bộ nhớ

○ Có tới 7 chức năng I / O cộng với một bộ nhớ được hỗ trợ trên một thẻ

○ Hỗ trợ hầu hết các lệnh bộ nhớ của thẻ SD, ngoài ra bổ sung các lệnhCMD52 và CMD53 vào giao thức thẻ SD

● Nó được phát triển trên cơ sở giao diện thẻ SD Nó có thể tương thích với cácthẻ SD trước đây và kết nối các thiết bị giao diện SDIO, chẳng hạn như

Bluetooth, WiFi, máy ảnh, v.v

● Bổ sung chuẩn đọc tốc độ thấp so với SD giúp hỗ trợ các ứng dụng như

modem, máy quét mã vạch và máy thu GPS

● Hoàn toàn tương thích với thông số kỹ thuật thẻ nhớ SD phiên bản 2.0

Trang 17

phải định dạng (format) lại thẻ khi chuyển sang thiết bị khác và khi đó thì các dữliệu trong thẻ sẽ bị mất.

● Thẻ SD không phải là giải pháp lưu trữ lý tưởng, NVME là một giải pháp lưutrữ tốt hơn do hiệu suất ghi tuần tự và đọc tuần tự tốt hơn

●

● SDIO

○ Không hỗ trợ các lệnh với bộ nhớ SD như lệnh Erase, thus

○ Chỉ hỗ trợ trên những dòng chip ARM cao cấp, những dòng chip đời thấp

● Cung cấp codec và định dạng tệp cần thiết để truyền, lưu trữ hoặc tải xuống tệp

âm thanh trên điện thoại di động và các thiết bị khác

● Dữ liệu được bảo mật bằng CPRM, chức năng bảo vệ bản quyền tích hợp theotiêu chuẩn SD Người dùng cần sử dụng thẻ nhớ SD tuân thủ CPRM

● SD-Audio hỗ trợ các định dạng AAC, HE-AAC, WMA và MP3 được sử dụngrộng rãi

● Hình 11: Quá trình truyền tải dữ liệu vào thẻ SD

●

● SD-Video (tùy chọn CPRM)

● Tiêu chuẩn làm cho Video di động hơn

● SD-Video chỉ định codec âm thanh, video và định dạng tệp cho phép ngườidùng xem video trên vô số thiết bị điện tử tiêu dùng được xây dựng theo tiêuchuẩn SD Không giống như SD-Audio, việc sử dụng CPRM là tùy chọn

Người dùng thậm chí có thể ghi lại các chương trình phát sóng kỹ thuật số vàođiện thoại di động và các thiết bị khác của họ Người dùng cần sử dụng thẻ nhớ

SD tuân thủ CPRM để ghi chương trình phát sóng và quay video thương mại

● SD-Video hỗ trợ vô số định dạng, bao gồm MPEG-2, MPEG-4, H.264 và

VC-1

Trang 18

● Ghi nội dung phát sóng

● Chương trình phát sóng kỹ thuật số tầm nhìn cao có thể được lưu bằng cách ghilại chất lượng hình ảnh được chuyển đổi thành chất lượng độ nét tiêu chuẩnhoặc thấp hơn trong thẻ nhớ SD với CPRM và trong trường hợp ghi chươngtrình phát sóng một đoạn, nó có thể được lưu bằng chất lượng hình ảnh như nó

● SD-Binding (CPRM bắt buộc)

● SD-Binding ràng buộc việc tải xuống nội dung kỹ thuật số trực tiếp và độcquyền với thiết bị của nhà cung cấp dịch vụ được ủy quyền hoặc các thiết bị chomột dịch vụ cụ thể Chỉ các thiết bị được phép mới có thể phát lại nội dung đểngăn sao chép và phân phối trái phép Người dùng cần sử dụng thẻ nhớ SD tuânthủ CPRM để sử dụng SD-Binding

● Phân phối SD riêng biệt (bắt buộc CPRM)

● Phân phối riêng biệt SD (SD-SD) cho phép phân phối linh hoạt để quản lýnhiều loại nội dung đồng thời bảo vệ bản quyền Trong SD-SD, khóa nội dung

và dữ liệu nội dung có thể được xử lý riêng biệt SD-SD hỗ trợ các sơ đồ phânphối

● Ghi dữ liệu tại thiết bị đầu cuối kiosk

● Nội dung tải trước

● Tải xuống và ghi âm

● Tải xuống chính

● Thẻ nhớ SD cũng có thể được sử dụng như một khóa lưu trữ quan trọng Chỉcác phím được lưu trong thẻ nhớ SD Người dùng chỉ có thể phát lại dữ liệu nộidung trong thiết bị khi thẻ nhớ SD được lắp vào thiết bị Người dùng cần sửdụng thẻ nhớ SD tuân thủ CPRM để lưu thông tin quan trọng

● SD-SD cung cấp một số cấu hình định dạng nội dung Một số cấu hình có khảnăng tương thích với Ứng dụng SD tương ứng, chẳng hạn như giữa Âm thanh

Trang 19

dưới dạng nội dung ở định dạng SD-Audio.

●

● Hình 13: Quản lý nội dung truyền từ thẻ SD

●

● Sách điện tử SD-SD (bắt buộc CPRM)

● Ứng dụng sách điện tử có giá trị trên thẻ nhớ SD

○ Ứng dụng sách điện tử làm tăng giá trị của điện thoại di động, máy tínhbảng và các thiết bị hiển thị khác có khe cắm SD Các nhà xuất bản cũngnhư độc giả sẽ được hưởng lợi từ những cuốn sách đầy đủ màu sắc, cónhiều minh họa như tiểu thuyết đồ họa Hơn nữa, SD-Separate Deliverycung cấp các mô hình phân phối nội dung sách điện tử linh hoạt bao gồmthẻ nhớ SD được tải sẵn và tải xuống khóa

○ Người dùng cần sử dụng thẻ nhớ SD tuân thủ CPRM để sử dụng Sáchđiện tử SD-SD

● Các định dạng được hỗ trợ

○ Cấu hình sách điện tử SD-SD bao gồm các định dạng sách điện tử chínhnhư EPUB, XPS, XMDF và dotbook Vì cấu hình Sách điện tử SD-SDkhông chỉ hỗ trợ sách chỉ có văn bản có thể đọc được mà còn cả sách đaphương tiện, người đọc có thể thưởng thức câu chuyện phong phú vớihiệu ứng âm thanh sống động và các luồng video trực tiếp Hình ảnh, vănbản thuần túy, âm thanh, âm thanh và video có thể được lưu trữ trong hồ

sơ dưới dạng các thành phần

●

○ Hình 14:Thẻ nhớ SD được tải sẵn

Trang 20

● Đối với nhiếp ảnh

● Một số người dùng thích sử dụng một vài chiếc thẻ có kích thước nhỏ, thay vìchỉ một chiếc thẻ có kích thước lớn để tránh nguy cơ mất toàn bộ ảnh nếu thẻ bịhỏng Nếu bạn chụp ở định dạng RAW, khi đó các tệp có thể có kích thước từ 50

MB trở lên, thì việc sử dụng tốc độ U1 hoặc U3 có thể mang lại lợi thế cho bạn

● Nhiều máy ảnh DSLR và máy ảnh không gương lật có thể chụp ở chế độ burst,nghĩa là bạn có thể chụp liên tiếp nhiều hình ảnh bằng cách nhấn giữ nút chụp.Ban đầu, tất cả các hình ảnh này sẽ được lưu tạm thời tại bộ nhớ trong của máyảnh, gọi là bộ nhớ đệm Sau đó, máy ảnh sẽ ghi dữ liệu từ các ảnh được lưu trên

bộ nhớ đệm vào thẻ nhớ Máy ảnh cần truyền dữ liệu này nhanh chóng và hiệuquả, đặc biệt là khi chụp ở chế độ chụp hình liên tục Đó là lý do tại sao mộtchiếc thẻ nhớ tốc độ cao có vai trò quan trọng để đạt hiệu suất tối ưu Thẻ cần cótốc độ ghi nhanh để tránh tình trạng bộ nhớ đệm bị tắc và nghẽn đường truyền

● Hãy hỏi nhà cung cấp thiết bị của bạn để biết đâu là dung lượng và cấp tốc độđược khuyến nghị cho thiết bị bay không người lái của bạn Tùy từng thiết bị

Định dạng
Số trang	23
Dung lượng	872,18 KB