SD卡即安全数码卡,其设计基于半导体快闪记忆技术,为新一代的记忆设备。在便携式电子设备如数码相机、智能手机以及多媒体播放器等领域有广泛的应用。SD卡具有体积小、重量轻的特点并拥有高容量存储、快速数据访问效率、移动灵活方便以及安全可靠的性能。FPGA有着灵活性强,开发周期短,并行处理速度快,可靠性高等优点。除此以外,因为FPGA是可编程逻辑器件,用户可对FPGA进行重新配置,以实现用户的逻辑。它还具有静态可重复编程和动态系统重构的特性。基于SD卡应用范围的广泛性和基于FPGA设计的灵活性和高效性设计的SD卡控制器将具有重大的研究和实际意义。本文首先介绍SD卡的应用背景以及选题的意义和前景。接着阐述了SD卡的协议规范和工作流程,其中包括SD卡的引脚、工作模式以及SD卡的复位时序,初始化时序,读操作和写操作时序等内容；再次简单介绍了设计所需要的硬件描述语言,并且对设计模块进行了详细的分析介绍,主要包括SPI模块和主控制模块；接着介绍了验证工具Modelsim以及验证环境的搭建和仿真,实验结果完全符合协议规范；最后介绍了设计工具Quartus Ⅱ以及FPGA原型验证的系统搭建和下载调试检验设计的内容和功能最终完全符合设计的要求。