SD卡技术与两个应用方案设想.doc

1、SD 卡技术与两个应用方案设想【摘要】SD 卡由 MMC 卡发 展而来，因 为其体积小、容量大且安全性好获得了广泛的应用。本位介绍了两个应用。第一个是一个基于 ARM 平台的微型打印服 务器，作为小型化的专用服务器，它充分运用了 SD 卡的便携性和无机械化 结构的特性，使得整机非常 稳固且功耗很低。第二个是一个广告牌设计， SD 卡也让广告存储变 得简单许多。一 SD 卡技术简介SD 卡（Secure Digital Memory Card）中文翻译为安全数码卡，是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备，它被广泛地于便携式装置上使用，例如数码相机、个人数码助理(PDA)和多媒体播放器等。 S

2、D 卡由日本松下、东芝及美国 SanDisk 公司于 1999 年 8 月共同开发研制。大小犹如一张邮票的 SD 记忆卡，重量只有 2 克，但却拥有高记忆容量、快速数据传输率、极大的移动灵活性以及很好的安全性。SD 卡在 24mm32mm2.1mm 的体积内结合了SanDisk快闪记忆卡控制与 MLC（Multilevel Cell）技术和 Toshiba（东芝） 0.16u 及 0.13u 的 NAND 技术，通过 9 针的接口界面与专门的驱动器相连接，不需要额外的电源来保持其上记忆的信息。而且它是一体化固体介质，没有任何移动部分，所以不用担心机械运动的损坏。SD 卡接口除了保留 MMC 卡

3、的 7 针外，还在两边加多了 2 针，作为数据线。采用了 NAND 型 Flash Memory，基本上和 SmartMedia 的一样，平均数据传输率能达到 2MB/s。 设有 SD 卡插槽的设备能够使用较簿身的 MMC 卡，但是标准的 SD 卡却不能插入到 MMC 卡插槽。SD 卡能够于 CF 卡和 PCMCIA 卡上，插上转接器使用；而 miniSD 卡和 microSD 卡亦能插上转接器于 SD 卡插槽使用。一些 USB 连接器能够插上 SD 卡，而且一些读卡器亦能够插上 SD 卡，并由许多连接埠，例如 USB、FireWire 等存取使用。 SD 卡的结构能保证数字文件传送的安全性，

4、也很容易重新格式化，所以有着广泛的应用领域，音乐、电影、新闻等多媒体文件都可以方便地保存到 SD 卡中。因此不少数码相机也开始支持 SD 卡。SD 卡按照速度不同也分为不同的级别。最新的 SD2.0 的规范中对 SD 卡的速度分级方法是：普通卡和高速卡的速率定义为 Class2、Class4、Class6 和Class 10 四个等级。超高速卡的速率目前只有 UHS Class 1 一个等级。速率等级在卡上的标注符号如下图所示。不同等级的读取速度和能满足的应用要求见下表： 速度等级 读取速度(MB/秒) 应用范围Class 0 2.0 包括低于 Class2 和未标注 SpeedClass的情

5、况Class 2 2.0 观看普通清晰度电视，数码摄像机拍摄Class 4 4.0 流畅播放高清电视（HDTV） ，数码相机连拍Class 6 6.0 单反相机连拍，以及专业设备的使用Class 10 10.0 全高清电视的录制和播放UHS Class 1 312.0 专业全高清电视实时录制二 应用设想 1：微型打印服务器从上面的介绍可以看出，SD 卡并不应用于传统的 PC 机领域，而是专门供便携式设备进行存储。所以通过应用 SD 卡可以使得许多设备的节能度和便携度的以提升。下面以一个微型打印服务器为例加以说明。传统上打印服务器是使用一台专门的 PC 机配置的，但是这样并不能够完全利用 PC

6、机的资源，而且能源开销太大。所以结合单片机的设计思想，我设计了一个便携式的打印服务器。(如下图)图中 1 代表 USB 接口2 代表 LPT 接口3 代表 网线接口4 代表 内存颗粒5 代表 SD 卡插槽6 代表 VGA 接口7 代表 电源接口为了实现小型化，机器的 CPU 我们使用了 ARM 的产品，这是因为 ARM的芯片具有良好的性能和功耗控制，而且在兼容性上也胜过其他厂上的芯片。而且，ARM芯片是为手机等移动设备设计的，稳定性十分出色，作为专用服务器的芯片相当合适。CPU 的四周均匀分布有四颗内存颗粒，每一刻的容量均为 64MB，则总内存为 256MB。主板的一侧具备 SD 卡插槽。主板

7、上还集成有总线控制芯片，显示芯片，网络控制芯片，USB 模块，LPT 模块等附加模块。主机电源采用5V 直流电源，可以使用变压器与市电相接。因为要用作打印服务器，所以本机必须拥有操作系统。操作系统我们选用Linux 或者是 Freebsd，因为二者都有 ARM 的移植版本，且兼容性极佳。对Linux 系统也要进行一定程度的优化，去掉不用的模块，增加对各种打印机的支持，对内核也要适当的进行精简，Linux 系统安装在 SD 卡内，这样就节省了内部空间，而且还具有更好的安全性。为了保证系统的运行速度，SD 卡选用 SDHC Class 6 级别的，这样就保证的存储器的读写速度。使用本机时，打印机可

8、以通过 LPT 接口或是 USB 接口和服务器相连，网络部分使用以太网。将已经配置好的 SD 卡插入插槽，将设备连接好后开机，几分钟后再远端主机上使用 SSH 登录本机，检查网络配置和打印机设置，确认无误后就可以开始工作了。这样的设备的好处有很多。比如说设备的功耗极低，完全可以将待机功耗做到 1W，满载功耗也可以控制在 5W 以内。其次，精简的系统结构也使得本机的体积迅速减小，基本上可以做到一个移动硬盘的大小，不占用多余的空间，省去了为专用服务器腾出空间的麻烦。并且，由于使用 SD 卡作为存储设备，使得整个设备成为了无机械化结构，更加不用担心意外碰撞所带来的损坏。另外，结合相关的软件，还能实现

9、自动队列打印、计划打印等功能。但同时，本机也有不足。比如说，本机只是在理论上能够实现，在实际操作中还面临着兼容性和平衡性能的问题。由于采用 SD 卡作为存储技术，所以在寿命上无法和硬盘相抗衡。另外，发热问题也不容小视，怎样设计合理的散热路径，使得在高温天气下设备仍然保持正常运转也是一个需要解决的问题。CPU1三 应用方案 2：自动化广告牌现在有的广告牌已经是 LCD 的了，虽然他们仍然是单色的，但是已经具备在广告牌表现图片的能力了。可是，怎样才能让广告牌实现自动切换各种广告的能力呢？要想实现这种功能，无外乎有两种方法。第一种是使用专门的线路与广告牌相连接，第二种是使用存储设备。但是从实际情况看，使用存储设备更加方便。据此，有的厂商开发出了使用 SD 卡的广告牌。业主制作广告的时候，可以现在电脑上用相应的软件画出广告内容并保存为特定的格式，然后传入 SD 卡当中。这样在广告牌上就能显示出业主需要的内容了。比起上一种方法，这种方法的灵活性更为突出，省去了烦琐的链接配置。四 结语综上所述，SD 卡技术拥有很大的应用前景。在微型化设备中扮演着十分重要的角色。甚至于已经深入家电行业，成为各种新式数码产品的标配。所以，在日后进行工业设计时，要更好的运用 SD 卡技术，实现能耗、便携和稳定的三合一。