TF_Card 外围电路设计

一、SD卡TF卡SD 卡Secure Digital Card分类比较复杂主要可以从尺寸形态、容量标准、速度标准、应用场景四个维度来看类型容量范围文件系统标识用途SDSC普通 SD≤2GBFAT12/FAT16SD老相机、旧设备SDHC4GB32GBFAT32SDHC普通相机、低容量设备SDXC64GB2TBexFATSDXC摄影、4K视频、无人机SDUC2TB128TBexFATSDUC超大容量专业设备类型尺寸常见用途特点标准 SDFull-size SD32 × 24 × 2.1 mm单反相机、摄像机、无人机、录音设备、工业设备最大、最稳定散热和耐用性较好miniSD21.5 × 20 × 1.4 mm老式手机、旧设备已基本淘汰microSDTF卡15 × 11 × 1 mm手机、运动相机、行车记录仪、Switch、无人机目前最流行小巧可通过转接卡变 SD二、TF_Card原理图设计1.选型在本设计中TF卡主要挂载在7020上用来存储烧录的代码。对于连接器的选择有以下要求接触电阻应尽可能低。优质连接器的接触电阻通常要求在 50mΩ 以下部分高规格产品可做到 40mΩ 甚至 25mΩ以减小信号损耗和电压降绝缘电阻指触点与外壳或相邻触点间的电阻要求至少 100MΩ高规格产品可达 1000MΩ 以上以防止漏电和信号串扰选择的这款连接器带卡检测CD引脚。选择带独立卡检测Card Detect 引脚的连接器这能让Zynq-7020在不初始化SDIO总线的情况下通过GPIO中断快速感知卡的插拔实现低功耗唤醒。由于Zynq-7020的PS端I/O由多个MIO Bank管理每个Bank的I/O电压VCCMIO由外部供电决定通常只能统一配置为1.8V或3.3V为了兼容更多现代外设并优化功耗许多Zynq-7020开发板将SDIO接口所在的MIO Bank 501电压设置为1.8V但是SD/TF卡的标准MicroSD卡TF卡遵循SD规范其数据接口工作在3.3V电平。因此当Zynq的1.8V MIO引脚直接连接3.3V的TF卡座时就会出现逻辑电平不匹配。直接连接可能导致通信失败甚至因电压不兼容而损坏器件。TXS02612电平转换器可以用来解决这一问题TXS02612RTWR是一款集成了6通道单刀双掷SPDT开关的双向电压电平转换器它原本设计用于让单个SDIO主机端口连接两个外设但在Zynq平台上通常只使用其电平转换功能。它将Zynq的1.8V SDIO信号A端口转换为3.3VB端口与TF卡通信。速度够用VCCA1.8V、VCCB3.3V 时时钟最高 60MHz数据 120Mbps能覆盖 SD 高速模式的 50MHz。自带防护B 口本身有 ±8kV IEC 接触放电防护。2.原理图设计3.注意需要在TF_CLK这一路上串联一个22R的串联匹配电阻一般 22–33Ω。它的作用是消除信号在走线上来回反弹让波形干净A 侧ZYNQ 7020到 TXS026121.8V 信号走线短而且发送端在核心板上在底板上加串阻作用不大可以去掉。B 侧时钟TXS02612 的 CLKB0 到卡座在 VCCA1.8V、VCCB3.3V 条件下CLKB 的上升时间大约在 0.8–2.5ns 之间边沿很快。时钟线上的振铃如果严重到越过判决门限卡会把一个时钟边沿误认成两个数据就会出错。所以建议在靠近 TXS02612 的地方留一个电阻位先贴 0Ω调试时看波形再决定换不换成 22–33Ω。需要在 CMD这一路加上拉因为在MCU 直接连 TF 卡的电路里SD 规范要求 CMD 和 DAT 线都要上拉。这样没插卡、或者总线空闲没人驱动的时候这些线停在确定的高电平上不会悬空乱跳。所以很多参考图里 CMD 上都会画一颗上拉。最后上电顺序数据手册要求先接地再上 VCCA 1.8VSEL 保持低电平最后才上 VCCB0 和 VCCB1 3.3V。