wifi芯片的高速sdio接口设计与验证
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第01期
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2020年1月No.01January，2020
铁锈
梦见开车撞到人近年来，随着深亚微米技术的发展，集成电路芯片的功能越来越丰富，芯片是IC 的重要核心原件，一个系统芯片可集成多种功能模块，包括CPU 储存器、模拟单元等，该技术可将原有多芯片实现的功能集成到同一芯片，提高系统集成度、降低研发成本、提高芯片应用性。在当前电子产品逐渐推陈出新的过程中，为满足人们对产品的需求，市场倾向于接口丰富且拓展功能性强的芯片，在芯片中集成多种可通用接口，不仅可快速突破功能要求和成本，同时也能为芯片升级、功能拓展提供帮助。目前传输接口存在多种样式，本研究主要以安全数字输入输出卡（Secure Digital Input and Output ，SDIO ）接口作为WiFi 信息高效传输接口进行阐述。1    WiFi 芯片电脑连接WIFI显示无INTERNET
WiFi 芯片架构是目前无线领域传输速度较快的产品，笔者研究的WiFi 芯片是基于802.11n 标准协议，可实现320 Mbps 的传输速度，在芯片架构上选择AMBA 总线架构，具体结构如图1所示。
图1  AMBA总线架构
该总线是一种多层总线结构，可定义多种功能总线，其
中，系统总线（Advanced High performance Bus ，AHB ）可解决高性能的设计需求。AHB 是外围总线，实现高带
宽总线，为低带宽设备间提供信息桥梁，具有结构简单、功能消耗低等特点。该芯片采用一层外围总线（Advanced Peripheral Bus ，APB ）和双层AHB 共同构成芯片相互连接的系统，其中AHB 总线能够提供高带宽接口并完成大量数据传输。在AHB 总线互联上，该系统包含多个master 同时在AHB 总线中，master 数量不能高于16个。master 传输时可提供HADDR 和HWRITE ，控制信息系统中包含多个slave ，可实现master 发出的传输信号响应，并将结果返回给master ，系统需要包含Arbiter ，同时多个master 申请占用总线时，通过特殊机制允许优先最高master 获得总线占有权。此外，每个AHB 互联的系统都包含一个dcoder 对传输结果进行编码，同时根据编码结果生成slave 所需要的信号。在AHB 总线传输过程中，传输前AHB master 需要向Arbiter 发出信号请求，如果MACR 被允许占用总线后才能够开始信号传输，整个过程包括一个addiss phase 和多个data phase 。前者持续一个时钟周期，所有slave 需要在该时间段内进行信号采集，如果在这一时间段内没有采集到有效信息，将会使传输信号失败，而后者包含多个时钟周期，通过拉低信号可插入等待周期，进一步延长数据采集周期，为设备获得充足的数据采集时间。2    SDIO总线协议
芯片SDIO 接口是基于SD 总线协议逐渐发展而来的，这两种主线在兼容性上主要体现于软件、机械信号等多个方面，除能够与SD 总线时间兼容之外，SDIO 接口还具有独特性。首先，较强的可拓展性，可支持多个I/O 功能模块，可面向移动和固定设备运用；其次，SDIO 接口能够像SDIO Host 返回信号中断；最后，其工作过程中电压较低，信息传输速度快，能够为移动设备提供高效传输且功率消耗低
的I/O 接口，从类型上可将SDIO 卡分为高速卡、低速卡两种，高速卡可实现SPI ，SDI 和SD4这3种模式运行，最高信息传输速率可达到200 Mbps ；低速卡可实现SPI 和SDI 两种模式运行，传输速度相对较低，传输速率仅为400 kbps 。在处于不同运行模式下，各管脚功能存在差异。从其传输持续上来看，总线通信是通过命令响应数据传输进一步实现的总线设备，可通
作者简介：刘衡祁（1976— ），男，江苏南京人，工程师，硕士；研究方向：芯片设计与研发。
摘  要：近年来，随着互联网技术的发展，WiFi 技术具有较强的稳定性，而且具备数据传输速度快、功能消耗较低等优点，目
前在无线通信中已经具有十分重要的作用。随着时代发展进步，对WiFi 芯片的要求越来越高，对研发者来说，快速高效拓展WiFi 芯片外部功能是当前面临的主要问题。文章提出外部拓展接口，即SDIO 接口，可在WiFi 芯片架构中集成，能够为该芯片提供快速信息传输接口，阐述了该芯片总体架构，分析了SDIO Host 仿真模型搭建仿真平台，能够完成相应的仿真验证，最后通过芯片测试表明该SDIO 接口不同的子功能，设计合理，具有较强的可操作性。关键词：WiFi 芯片；高速；安全数字输入输出卡；接口；设计；验证WiFi芯片的高速SDIO接口设计与验证
刘衡祁
亭亭玉立的意思
（深圳市中兴微电子技术有限公司，江苏  南京  210012）
无线互联科技
Wireless Internet Technology

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