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SD NAND级联方案及实现要点

SD NAND-贴片式TF卡-贴片式SD卡-免费测试2025-11-113

关于SD NAND的级联,目前的通用做法是通过主控制器连接多个独立的SD NAND芯片,因为SD NAND本身不像一些Raw NAND那样支持直接的硬件级联。不过,你可以通过以下几种方式来扩展存储容量和系统:

理解SD NAND的接口特性

首先,了解SD NAND的接口特性对于设计级联方案至关重要:

独立设备呈现:每个SD NAND芯片在系统中通常被视作一个独立的SD存储设备。它们通过SDIO接口(支持1-bit或4-bit模式)或SPI接口与主控制器通信。

无内置级联:SD NAND芯片本身不支持通过简单的总线并联方式进行硬件级联。每个芯片都需要独立的片选信号或连接到控制器的不同SDIO端口。

可行的级联方案

虽然不能直接硬件级联,但你可以通过以下方法实现多片SD NAND的协同工作:

控制器多片直接连接
这是最常见的方式。主控制器提供多个SDIO接口或SPI接口,每个接口连接一个SD NAND芯片。例如:

  • 多SDIO端口:如果主控有多个SDIO主机控制器,每个SDIO主机控制器可以挂接一个SD NAND。

  • SPI模式与片选:当SD NAND工作在SPI模式时,主控的单个SPI接口可以通过多个片选(CS)信号控制多个SD NAND芯片。每个SD NAND在SPI总线上占用一个唯一的片选。

软件虚拟化与管理
在操作系统或驱动层面,可以将多个SD NAND提供的存储空间整合:

  • RAID技术:例如,在Linux等系统中,可以将多个SD NAND设备组成RAID 0(提升速度,但没有冗余)或RAID 1(提供数据冗余)等阵列。

  • 逻辑卷管理(LVM):使用LVM可以将多个物理的SD NAND存储设备合并成一个大的逻辑卷,进行统一管理和使用。

硬件扩展方案

  • PCIe Switch扩展SSD:对于需要极大容量和极高带宽的场景(如数百TB),可采用类似Zynq平台通过PCIe Switch级联多个SSD的方案。但此方案复杂,通常用于企业级存储,不直接适用于SD NAND。

级联实现要点

实现SD NAND级联时,需要注意以下硬件和软件要点:

硬件设计要点

  • 信号完整性:每个SD NAND的CMD、CLK和数据线(DAT0-DAT3)都需要根据SDIO规范,在靠近控制器端添加10kΩ左右的上拉电阻,并且走线尽量短且等长。

  • 电源与去耦:为每个SD NAND提供独立的3.3V电源去耦电容(如0.1μF和10μF),以确保电源稳定,减少噪声干扰。

  • 电平匹配:确保主控的I/O电平与SD NAND的3.3V操作电压兼容。

软件驱动要点

  • 初始化流程:每个SD NAND都需要遵循标准的SD卡初始化流程,包括上电、发送复位命令(CMD0)、检测电压(CMD8,适用于SDHC/SDXC)、初始化(ACMD41)以及设置总线宽度(如切换至4-bit模式)等步骤。

  • 设备识别与管理:系统启动后,需要正确枚举并识别到每一个独立的SD NAND设备,并为它们分配独立的设备标识符(如Linux下的/dev/mmcblkX)。之后,你可以根据需求选择使用文件系统直接管理每个设备,或者配置RAID、LVM等。

总结

总的来说,SD NAND无法通过简单的并联实现硬件级联。最实用的方法是利用主控制器提供的多个SDIO或SPI接口,分别连接和管理各个SD NAND芯片,并在软件层面通过RAID或LVM等技术将它们聚合起来使用。

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