FSSD06 - SD/SDIO和MMC双端口多路复用器：功能、特性与应用详解

一、引言

在电子设备中，SD卡、SDIO卡和MMC卡的应用极为广泛。为了实现这些卡与主机控制器之间的高效连接和数据传输，多路复用器成为了关键的电子元件。今天，我们就来深入了解一款名为FSSD06的SD/SDIO和MMC双端口多路复用器，探讨它的特性、功能以及实际应用。

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二、FSSD06简介

FSSD06是一款由Fairchild Semiconductor（现已并入ON Semiconductor）推出的双端口多路复用器。它允许Secure Digital（SD）、Secure Digital I/O（SDIO）和Multimedia Card（MMC）主机控制器扩展到多个卡或外设，优化了1位/4位SD/MMC应用。

三、主要特性

3.1 低导通电阻与高开关频率

在(V{DDH}=2.7V)时，典型导通电阻为4Ω，开关频率(f{toggle}>120 MHz)，这意味着它能够在高速数据传输中保持较低的信号损耗，确保数据的稳定传输。

3.2 低导通电容与低功耗

典型导通电容为9pF，最大功耗仅为1µA，这使得FSSD06在节能的同时，还能减少信号的干扰，提高系统的稳定性。

3.3 符合多种标准

该多路复用器符合Secure Digital（SD）、Secure Digital I/O（SDIO）和Multimedia Card（MMC）规范，支持1位/4位主机控制器与高压（2.7 - 3.6V）和双电压卡（1.65 - 1.95V，2.7 - 3.6V）进行通信。

3.4 多种封装形式

提供24引脚的MLP（3.5 x 4.5mm）和UMLP封装，方便不同应用场景的设计需求。

四、应用领域

4.1 便携式设备

如手机、PDA、数码相机和便携式GPS等，这些设备通常需要连接多个SD卡或MMC卡来扩展存储容量，FSSD06可以实现主机控制器与多个卡之间的高效切换和数据传输。

4.2 消费电子设备

包括LCD显示器、家庭影院PC/TV和一体机打印机等，FSSD06能够满足这些设备对高速数据传输和多卡连接的需求。

五、功能描述

5.1 端口扩展与数据传输

FSSD06允许将ASIC/基带处理器的SDIO端口共享给两个外设卡，为市场上的双电压SD/SDIO或MMC卡提供双向支持。每个SDIO端口都有自己的电源轨，允许不同电源的外设卡与主机接口。

5.2 时钟路径

时钟路径是单向缓冲路径，而不是双向开关端口，确保了52MHz的入射波切换。在总线空闲时，可以通过/OE引脚禁用FSSD06，使nCLK输出拉高，同时nCMD、nDAT[3:0]进入高阻抗状态，避免时钟路径浮空。

5.3 CMD和DAT总线上拉

1CMD、2CMD、1DAT[3:0]和2DAT[3:0]端口内部没有系统上拉电阻，需要在FSSD06外部添加。上拉电阻的值根据具体应用和连接的卡或外设类型而定，例如SD卡应用中，(R{CMD})和(R{DAT})上拉电阻应在10kΩ - 100kΩ之间；MMC应用中，(R{CMD})上拉电阻应在4.7kΩ - 100kΩ之间，(R{DAT})上拉电阻在50kΩ - 100kΩ之间。

5.4 IDLE状态下的CMD/DAT总线“停车”

由于SD和MMC卡规范是为直接点对点通信设计的，引入FSSD06作为扩展器时，需要确保其开关特性不影响功能操作和系统延迟。通过/OE引脚可以实现nCMD/nDAT[3:0]输出的快速IDLE转换。建议主机控制器在拉高/OE之前，先将CMD和DAT[3:0]拉高一个周期，以确保所有nCMD/nDAT[3:0]输出在进入高阻抗状态之前处于高电平。

六、电气特性

6.1 绝对最大额定值

FSSD06的绝对最大额定值规定了其能够承受的最大电压、电流和温度等参数。例如，(V{DDH})和(V{DDC1})、(V_{DDC2})的最大电压为4.6V，存储温度范围为 - 65°C至 + 150°C等。超过这些额定值可能会损坏设备，因此在设计时必须严格遵守。

6.2 推荐工作条件

推荐工作条件确保了设备在实际应用中的最佳性能。例如，(V{DDH})的电压范围为1.65V - 3.6V，(V{DDC1})和(V{DDC2})的电压范围为(V{DDH})至3.6V，工作温度范围为 - 40°C至 + 85°C等。

6.3 DC和AC电气特性

在不同的(V{DDH})电压下（如1.8V和2.7V），FSSD06具有不同的DC和AC电气特性。例如，在(V{DDH}=2.7V)时，典型导通电阻为2.5Ω，开关导通时间为8ns - 17ns等。这些特性为工程师在设计电路时提供了重要的参考依据。

七、引脚配置与真值表

7.1 引脚配置

FSSD06的引脚配置包括电源引脚（(V{DDH})、(V{DDC1})、(V_{DDC2})）、控制引脚（/OE、S）、SDIO卡端口引脚（1DAT[3:0]、2DAT[3:0]、1CMD、2CMD）、SDIO公共端口引脚（DAT[3:0]、CMD）和时钟路径端口引脚（CLK、1CLK、2CLK）等。不同的封装形式（MLP和UMLP）引脚排列有所不同。

7.2 真值表

真值表描述了/OE和S引脚的不同状态组合下，FSSD06的功能。例如，当/OE为低电平，S为低电平时，CMD、CLK、DAT[3:0]连接到1CMD、1CLK、1DAT[3:0]；当/OE为高电平时，所有端口处于高阻抗状态。

八、测试与应用注意事项

8.1 测试电路

文档中提供了多种测试电路，包括导通电阻测试、关断泄漏测试、交流测试等。这些测试电路可以帮助工程师验证FSSD06的性能是否符合规格要求。

8.2 应用注意事项

在实际应用中，需要注意外部电阻的选择和使用。例如，当卡电源允许浮空时，建议使用外部电阻（(R_{T})），电阻值应大于500KΩ以最小化功耗。同时，要确保主机控制器和FSSD06的工作电压和信号电平兼容，避免出现信号失真或损坏设备的情况。

九、总结

FSSD06作为一款SD/SDIO和MMC双端口多路复用器，具有低导通电阻、低功耗、高开关频率等优点，适用于多种便携式和消费电子设备。通过对其特性、功能、电气特性和应用注意事项的了解，工程师可以更好地将FSSD06应用到实际电路设计中，实现高效的数据传输和多卡连接。你在实际应用中是否遇到过类似多路复用器的问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。