کانکتورهای کارت ذخیره سازی که همه طراحان باید بدانند

کارت های حافظه حالت جامد، به عنوان راه حل های ذخیره سازی ماژولار و غیر ناپایدار، به طور گسترده ای در سیستم های الکترونیکی مختلف استفاده می شوند، عملکرد گسترده، ویژگی های غنی،و راحت تر استفاده از این سیستم هابرای اتصال این کارت های ذخیره سازی به دستگاه میزبان، کانکتورهای سازگار برای اطمینان از اتصالات مکانیکی و الکتریکی قابل اعتماد مورد نیاز است.این کانکتورها باید عملکرد ثابت را تحت محدودیت های فشرده تر دستگاه ها حفظ کنندقبل از بررسی کانکتور کارت ذخیره سازی،لازم است ابتدا درک اساسی از معماری کارت ذخیره سازی و نقش آن در دستگاه های الکترونیکی جاسازی شده و مصرفی ایجاد شود..

خلاصه ای از کارت های ذخیره سازی
یک کارت حافظه یک دستگاه ذخیره سازی کوچک است که برای ذخیره داده های دیجیتال مانند عکس ها، فیلم ها، موسیقی و اسناد استفاده می شود. آنها بر اساس تراشه های حافظه فلش هستند،یک نوع تراشه ذخیره سازی در دهه 1980 توسعه یافته است که از ترانزیستورهای دروازه شناور برای حفظ داده ها حتی پس از قطع برق استفاده می کندبه دلیل عدم وجود قطعات متحرک، حافظه فلش دسترسی سریع، دوام بالا و توانایی پاک کردن و بازنویسی الکتریکی دارد.

با گذشت زمان، کارت های ذخیره سازی تکامل قابل توجهی را تجربه کرده اند و روند توسعه آنها عمدتا بر کاهش اندازه و افزایش ظرفیت ذخیره سازی متمرکز شده است.متداول ترین فرمت های استفاده شده در حال حاضر:

سیم کارت (ماژول هویت کاربر): سیم کارت اطلاعات کاربر و داده های شبکه تلفن همراه را ذخیره می کند و از تماس صوتی، SMS، اینترنت تلفن همراه و سایر توابع پشتیبانی می کند.هر سیم کارت حاوی یک IMSI (شخصیت بین المللی تلفن همراه) است که برای احراز هویت با شبکه های سلولی استفاده می شودسیم کارت ها از فرمت قدیمی کامل (سائز کارت اعتباری) به مینی سیم (25 x 15 میلی متر) ، میکرو سیم (15 x 12 میلی متر) و نانوسیم (12.3 x 8.8 میلی متر) کاهش یافته اند.کارت سیم نانو دارای میزان استفاده از فضای بالا است و موقعیت اصلی را اشغال می کندلازم به ذکر است که کارت های سیم کوچک در حال حاضر به طور معمول به عنوان کارت های سیم یا کارت های سیم استاندارد شناخته می شوند.
کارت SD (کارتهای دیجیتال امن): کارت های SD به طور گسترده ای در لوازم الکترونیکی مصرفی برای ذخیره سازی و انتقال داده استفاده می شوند. آنها فضای ذخیره سازی داخلی گوشی های هوشمند، دوربین های دیجیتال،کنسول های بازی، و تبلت ها. فرمت های فعلی کارت ذخیره سازی مانند SDHC، SDMC و SDUC می توانند ظرفیت ذخیره سازی بالاتر و سرعت انتقال سریعتر را فراهم کنند. ظاهر فیزیکی آن (SD استاندارد، miniSD،و microSD) و طرح بندی استاندارد پین آن را به شکل ترجیح داده شده از رسانه های ذخیره سازی قابل جابجایی.
کارت هوشمند: اندازه یک کارت هوشمند شبیه به یک کارت اعتباری است، اما دارای یک تراشه مدار یکپارچه است که عملکردهای اضافی مانند تأیید هویت، رمزگذاری،شناسایی امناین کارت ها می توانند از طریق تماس فیزیکی یا استفاده از استانداردهای RFID یا NFC برای عملیات بدون تماس تعامل داشته باشند. این کارت ها معمولاً در امور مالی، پزشکی،و سیستم های کنترل دسترسی و نیاز به خواننده های کارت سازگار در دستگاه اصلی.
تکامل ظرفیت کارت حافظه در طول زمان
شکل ۱: تکامل ظرفیت کارت ذخیره سازی در طول زمان (منبع تصویر: Same Sky)

نوع ورودی کانکتور کارت حافظه
همانطور که قبلاً ذکر شد، هم کارت های سیم و هم کارت های حافظه SD برای ایجاد یک رابط الکتریکی پایدار با دستگاه میزبان به یک سیستم اتصال مکانیکی متکی هستند.این رابط باید ثبات اتصال سیگنال را تضمین کند و از ورودی و برداشتن راحت کارت ها پشتیبانی کندبرای پاسخگویی به این الزامات،طرح های کنتاکتور مدرن مکانیسم های بهینه سازی مختلفی را برای انطباق با سناریوهای کاربردی مختلف و محدودیت های مکانیکی اتخاذ می کنند:

فشار دادن / بیرون کشیدن: طراحی ساده - وارد کردن هنگام فشار دادن ، بیرون کشیدن هنگام بیرون کشیدن. بدون قفل کردن قفل یا بهار. مناسب برای ارتعاش کم یا نصب نیمه دائمی.
فشار برای ورودی / خارج کردن (خودکار خارج): مکانیسم بهار - یک بار وارد کنید، دوباره خارج کنید. بازخورد لمسی را فراهم می کند، مناسب برای سناریوهای استفاده با فرکانس بالا در دستگاه های الکترونیکی مصرفی.
مفصل: کارت با استفاده از یک پوشش قفل در محل محفوظ است. به ویژه برای محیط های ارتعاش بالا، مانند خودروها یا سیستم های صنعتی طراحی شده است، که در آن ثابت کردن ایمنی بسیار مهم است.
هر طراحی مزایایی و معایب خاص خود را از نظر دوام، استفاده از فضا و قابلیت استفاده دارد.و انتخاب نهایی بستگی به الزامات مکانیکی و زیست محیطی برنامه دارد.

تماس های کانکتور کارت حافظه را درک کنید
هر دو کارت SD و کارت SIM از طریق پد های رسانا (یعنی پین ها یا مخاطبین) در سطح کارت، ارتباطات را با دستگاه میزبان ایجاد می کنند.این پین ها با تماس های مربوطه در سوکت کانکتور برای تکمیل اتصال مدار هماهنگ شده اندبه هر پین یک عملکرد خاص در یک طرح استاندارد (که به عنوان ترتیب پین شناخته می شود) اختصاص داده می شود.

اتصال فیزیکی از طریق یک سوکت اختصاصی که بر روی صفحه اصلی دستگاه نصب شده است، حاصل می شود. کانکتور به طور خاص برای پذیرش فرمت های کارت خاص، مانند microSD یا nano SIM طراحی شده است.برای اطمینان از تراز و انتقال قابل اعتماد سیگنال.

پیکربندی تماس کارت SD
کارت SD از نرخ انتقال داده های بالاتر از طریق استانداردهای رابط متعدد پشتیبانی می کند. یک کارت SD استاندارد با اندازه کامل به طور معمول با 9 پین تماس همراه است، در حالی که نسخه microSD به طور معمول 8 عدد دارد.انواع سرعت بالاتر، مانند UHS-II یا SD Express ، ممکن است شامل پین های اضافی یا حتی یک ردیف دوم از پین ها برای مدیریت پهنای باند سیگنال بالاتر باشد. کارت های SD مدرن از پروتکل های ارتباطی زیر پشتیبانی می کنند:

SPI (Serial Peripheral Interface): یک رابط ساده و کم سرعت که معمولا در سیستم های جاسازی شده یا سیستم های سرگرمی استفاده می شود.
رابط اتوبوس SD: از سرعت پیش فرض و سرعت بالا تا UHS-I، UHS-II و UHS-III، هر سطح از نرخ انتقال بالاتر پشتیبانی می کند.
PCIe/NVMe: این رابط به طور گسترده ای در کارت های حافظه SD Express استفاده می شود، از دسترسی به داده های فوق العاده با سرعت بالا پشتیبانی می کند و برای پردازش ویدیو سطح حرفه ای، انتقال فایل های بزرگ،و الزامات عملکردی در سطح SSD.
طراحی کانکتور باید با پیکربندی پین و پروتکل های پشتیبانی شده کارت سازگار باشد تا یکپارچگی عملکردی و داده ها تضمین شود.

پیکربندی تماس سیم کارت
کارت های سیم به طور معمول با 6 تا 8 پین تماس، بسته به فرمت کارت و الزامات برنامه، مجهز می شوند. عملکردهای تماس یک کارت سیم 8 پین عبارتند از:

VCC: قدرت ورودی
GND: مرجع پایه
CLK: سیگنال ساعت برای همگام سازی داده ها استفاده می شود.
I/O: کابل دیتای سریال دو طرفه
VPP: ولتاژ برنامه ریزی
RST: تنظیم مجدد سیگنال
RFU: برای استفاده در آینده اختصاص داده شده است (معمولا دو پین، در برنامه های استاندارد بیکار است)
کارت سیم 6 پین دو تماس RFU را حذف می کند و فقط پین های لازم: VCC ، GND ، I / O ، CLK ، RST و VPP را حفظ می کند.

برخی از کانکتورهای سیم کارت ممکن است شامل یک یا چند پین اضافی باشند تا تشخیص دهند که آیا سیم کارت وارد شده است. این پین ها بخشی از کانکتور هستند، نه خود سیم کارت.این پین ها به صورت مکانیکی به زمین متصل می شوند. آنها سیستم میزبان را قادر می سازند تا رویدادهای ورودی / حذف کارت را تشخیص دهد و به همین ترتیب بدون دخالت در تماس سیگنال پاسخ دهد.