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WIFI技术凭借其传输速度快、稳定性高、功耗低等优点在无线通信领域占据了重要的位置。随着科技的发展和时代的进步,人们对WIFI芯片的需求越来越具体。快速高效地扩展WIFI芯片的外部功能是目前研发者面临的巨大挑战。本文主要研究了一种高速的外部扩展接口——SDIO接口。将其集成在WIFI芯片的架构上,不但可以为WIFI芯片提供高速的传输接口,同时因其具有极强的扩展性,可以方便、快速地扩展WIFI芯片的应用功能。本文具体的研究内容有:根据WIFI芯片的功能需求完成SDIO接口寄存器级(RTL)的设计描述,对设计的RTL进行功能仿真、FPGA测试、NC后仿和流片后的芯片测试。最终实现的SDIO接口不但能够支持协议规范的所有通信特性,而且通过对内部双时钟域下的信号进行同步操作的设计,使所设计的SDIO接口支持的最高时钟频率范围得到明显的提高。本文首先研究了WIFI芯片的总体架构,详细地分析了整个架构使用的AMBAAHB总线协议,包括总线的接口说明和重要的传输时序。接着研究了SDIO总线协议,主要对SDIO接口的特性进行了详细地分析,以及对SDIO的命令、响应、数据帧格式和传输时序进行了系统的研究。然后根据设计需求和标准协议规范使用Verilog HDL硬件描述语言完成了SDIO接口寄存器级的设计,并对各个模块的功能和设计实现做了详细的研究。其次,设计SDIO Host仿真模型,搭建了仿真平台,对设计的RTL进行了全面的仿真验证。接着使用赛灵思公司ZC706-ZYNQ系列的开发板进行FPGA测试,对设计的SDIO接口进行了时序检查,完成了SDIO接口传输速度和兼容性的验证。最后根据FPGA测试提供的约束文件和工艺库,产生SDF文件,同时将设计的RTL代码转换成网表文件进行NC后仿。最后,使用中芯国际公司的55nm CMOS工艺进行流片,使用QFN封装工艺对芯片进行封装,将封装好的芯片在PCB板上布局布线。接着使用WIFI芯片自带的SPI核对SDIO接口的SPI工作模式进行了验证。SPI工作模式验证完成之后,选择STM32开发板对SDIO接口的SD工作模式进行了验证,最终完成了芯片测试。最终芯片测试结果表明:SDIO接口各个子模块功能设计合理,系统架构设计正确。最高的稳定工作时钟可达到70MHz,在SD4模式下最高的数据速率可达到280Mbps。