51單片機(jī)完成對(duì)SD卡的讀寫(xiě)

SD卡在現(xiàn)在的日常生活與工作中使用非常廣泛，時(shí)下已經(jīng)成為最為通用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡。在諸如MP3、數(shù)碼相機(jī)等設(shè)備上也都采用SD卡作為其存儲(chǔ)設(shè)備

SD卡在現(xiàn)在的日常日子與作業(yè)中運(yùn)用十分廣泛，時(shí)下已經(jīng)成為最為通用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡。在比如MP3、數(shù)碼相機(jī)等設(shè)備上也都選用SD卡作為其存儲(chǔ)設(shè)備。SD卡之所以得到如此廣泛的運(yùn)用，是由于它價(jià)格低廉、存儲(chǔ)容量大、運(yùn)用便利、通用性與安全性強(qiáng)等長(zhǎng)處。已然它有著這么多長(zhǎng)處，那么假如將它加入到單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)體系中來(lái)，將使體系變得愈加超卓。這就要求對(duì)SD卡的硬件與讀寫(xiě)時(shí)序進(jìn)行研究。關(guān)于SD卡的硬件結(jié)構(gòu)，在官方的文檔上有很具體的介紹，如SD卡內(nèi)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)單元安排辦法等內(nèi)容。要完成對(duì)它的讀寫(xiě)，最中心的是它的時(shí)序，筆者在經(jīng)過(guò)了實(shí)踐的測(cè)驗(yàn)后，運(yùn)用51單片機(jī)成功完成了對(duì)SD卡的扇區(qū)讀寫(xiě)，并對(duì)其讀寫(xiě)速度進(jìn)行了評(píng)價(jià)。下面先來(lái)解說(shuō)SD卡的讀寫(xiě)時(shí)序。

（1）SD卡的引腳界說(shuō)：

SD卡引腳功用臚陳：

注：S：電源供應(yīng)I：輸入O：選用推拉驅(qū)動(dòng)的輸出
PP：選用推拉驅(qū)動(dòng)的輸入輸出 SD卡SPI形式下與單片機(jī)的銜接圖：

SD卡支撐兩種總線辦法：SD辦法與SPI辦法。其間SD辦法選用6線制，運(yùn)用CLK、CMD、DAT0~DAT3進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。而SPI辦法選用4線制，運(yùn)用CS、CLK、DataIn、DataOut進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。SD辦法時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸速度與SPI辦法要快，選用單片機(jī)對(duì)SD卡進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)一般都選用SPI形式。選用不同的初始化辦法可以使SD卡作業(yè)于SD辦法或SPI辦法。這兒只對(duì)其SPI辦法進(jìn)行介紹。

（2）SPI辦法驅(qū)動(dòng)SD卡的辦法
SD卡的SPI通訊接口使其可以經(jīng)過(guò)SPI通道進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫(xiě)。從運(yùn)用的視點(diǎn)來(lái)看，選用SPI接口的優(yōu)點(diǎn)在于，許多單片機(jī)內(nèi)部自帶SPI控制器，不但給開(kāi)發(fā)上帶來(lái)便利，一起也見(jiàn)降低了開(kāi)發(fā)本錢(qián)。但是，它也有欠好的當(dāng)?shù)?，如失去了SD卡的功能優(yōu)勢(shì)，要處理這一問(wèn)題，就要用SD辦法，由于它供給更大的總線數(shù)據(jù)帶寬。SPI接口的選用是在上電初始時(shí)向其寫(xiě)入第一個(gè)指令時(shí)進(jìn)行的。以下介紹SD卡的驅(qū)動(dòng)辦法，只完成簡(jiǎn)略的扇區(qū)讀寫(xiě)。
1）指令與數(shù)據(jù)傳輸
1.指令傳輸
SD卡本身有齊備的指令體系，以完成各項(xiàng)操作。指令格局如下：

指令的傳輸進(jìn)程選用發(fā)送應(yīng)對(duì)機(jī)制，進(jìn)程如下：

每一個(gè)指令都有自己指令應(yīng)對(duì)格局。在SPI形式中界說(shuō)了三種應(yīng)對(duì)格局，如下表所示：

寫(xiě)指令的例程：

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向SD卡中寫(xiě)入指令，并回來(lái)回應(yīng)的第二個(gè)字節(jié)

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unsignedcharWrite_Command_SD(unsignedchar*CMD)

{

unsignedchartmp;

unsignedcharretry=0;

unsignedchari;

//制止SD卡片選

SPI_CS=1;

//發(fā)送8個(gè)時(shí)鐘信號(hào)

Write_Byte_SD(0xFF);

//使能SD卡片選

SPI_CS=0;

//向SD卡發(fā)送6字節(jié)指令

for(i=0;i<0x06;i++)

{

Write_Byte_SD(*CMD++);

}

//取得16位的回應(yīng)

Read_Byte_SD();//readthefirstbyte,ignoreit.

do

{//讀取后8位

tmp=Read_Byte_SD();

retry++;

}

while((tmp==0xff)&&(retry<100));

return(tmp);

}

2）初始化

SD卡的初始化是十分重要的，只要進(jìn)行了正確的初始化，才干進(jìn)行后邊的各項(xiàng)操作。在初始化進(jìn)程中，SPI的時(shí)鐘不能太快，否則會(huì)造初始化失利。在初始化成功后，應(yīng)盡量進(jìn)步SPI的速率。在剛開(kāi)端要先發(fā)送至少74個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，這是有必要的。在許多讀者的試驗(yàn)中，許多是由于忽略了這一點(diǎn)，而使初始化不成功。隨后便是寫(xiě)入兩個(gè)指令CMD0與CMD1，使SD卡進(jìn)入SPI形式

初始化時(shí)序圖：


初始化例程：

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初始化SD卡到SPI形式

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unsignedcharSD_Init()

{

unsignedcharretry,temp;

unsignedchari;

unsignedcharCMD[]={0x40,0x00,0x00,0x00,0x00,0x95};

SD_Port_Init();//初始化驅(qū)動(dòng)端口

Init_Flag=1;//將初始化標(biāo)志置1

for(i=0;i<0x0f;i++)

{

Write_Byte_SD(0xff);//發(fā)送至少74個(gè)時(shí)鐘信號(hào)

}

//向SD卡發(fā)送CMD0

retry=0;

do

{//為了可以成功寫(xiě)入CMD0,在這兒寫(xiě)200次

temp=Write_Command_SD(CMD);

retry++;

if(retry==200)

{//超越200次

return(INIT_CMD0_ERROR);//CMD0Error!

}

}

while(temp!=1);//回應(yīng)01h，中止寫(xiě)入

//發(fā)送CMD1到SD卡

CMD[0]=0x41;//CMD1

CMD[5]=0xFF;

retry=0;

do

{//為了能成功寫(xiě)入CMD1,寫(xiě)100次

temp=Write_Command_SD(CMD);

retry++;

if(retry==100)

{//超越100次

return(INIT_CMD1_ERROR);//CMD1Error!

}

}

while(temp!=0);//回應(yīng)00h中止寫(xiě)入

Init_Flag=0;//初始化結(jié)束，初始化標(biāo)志清零

SPI_CS=1;//片選無(wú)效

return(0);//初始化成功

}

3）讀取CID
CID寄存器存儲(chǔ)了SD卡的標(biāo)識(shí)碼。每一個(gè)卡都有僅有的標(biāo)識(shí)碼。
CID寄存器長(zhǎng)度為128位。它的寄存器結(jié)構(gòu)如下：

它的讀取時(shí)序如下：

與此時(shí)序相對(duì)應(yīng)的程序如下：

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讀取SD卡的CID寄存器16字節(jié)成功回來(lái)0

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unsignedcharRead_CID_SD(unsignedchar*Buffer)

{

//讀取CID寄存器的指令

unsignedcharCMD[]={0x4A,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF};

unsignedchartemp;

temp=SD_Read_Block(CMD,Buffer,16);//read16bytes

return(temp);

}

審核編輯黃昊宇