安全數字（SD）卡用于在許多電子設備中存儲信息，尤其是智能手機和數碼相機。但是您知道您可以借助一個簡單的 8 位微控制器在SD 卡上讀取和寫入信息嗎？你沒聽錯，這樣做是可能的，這為嵌入式系統和設計打開了一個充滿機會的袋子。由于 SD 卡的價格遠優于任何其他存儲選項，因此它可以用于存儲和記錄數天的數據。這使得日志記錄功能更加簡單。這是一個例子，你可以用一張 SD 卡做更多的事情。

　　因此，在本文中，我們將向您展示如何簡單地將 SD 卡模塊與 PIC 微控制器連接并在其中存儲數據。

　　了解不同類型的 SD 卡？

　　安全數字卡或 SD 卡是一種由 SD 協會 （SDA） 開發的用于便攜式設備的非易失性存儲卡格式。Secure Digital 卡可細分為四類，如下所示。

　　SDSC（安全數字標準容量）：

　　您可以在市場上找到的最基本和最常見的卡是SDSC卡。它代表安全數字標準容量；這種類型的卡最大容量為 2GB，它使用 FAT16 文件系統。除此之外，此類卡的最大傳輸容量為 12.5MB/s 。

　　SDHC（安全數字大容量）：

　　接下來，列表中還有另一種最常見的卡，稱為SDHC或安全數字大容量卡。此卡最大容量為 32GB，支持升級后的 FAT32 文件系統。在一般情況下，此卡支持的總線速度為 12.5MB/s 至 25MB/s，但根據總線接口（UHS-I、UHS-II、UHS-III、SD-表達）。

　　SDXC（安全數字擴展容量）：

　　接下來，我們有我們的SDXC卡或Secure Digital eXtended-Capacity， 此卡的最大容量為 2TB，它可以同時支持 FAT32 和 exFAT 文件系統。此卡的默認總線速度為 12.5MB/s 至 25MB/s，但它支持高達 3938MB/s 取決于總線接口（UHS-I、UHS-II、UHS-III、SD-Express）

　　SDUC（安全數字超容量）：

　　接下來，在線上，我們有我們最近升級的卡或SDUC卡，它代表安全數字超容量。此卡最大容量為 128TB，僅支持 exFAT 文件系統。它還具有 12.5MB/s 到 25MB/s 的默認總線速度，但根據總線類型，它可以支持高達 3938MB/s（UHS-I、UHS-II、UHS-III、SD-Express）。

　　SDIO（安全數字輸入輸出）：

　　SDIO是一種安全數字卡接口。根據容量和總線速度，它可以用作輸入或輸出設備的接口。

　　SD卡也按“寫入速度”和“物理尺寸”分類

　　2.按“物理尺寸”分類

　　標準（32 毫米 × 24 毫米 × 2.1 毫米）

　　miniSD（21.5 毫米 × 20 毫米 × 1.4 毫米）

　　microSD（15 毫米 × 11 毫米 × 1 毫米）

　　了解 SD 卡不同引腳的功能

　　一般來說，SD 卡有 9 個引腳，但其中只有 7 個引腳用于與 SPI 模式下的 SD 卡通信。SD 卡 MicroSD 卡和 SD 卡模塊的圖像如下所示。

　　標準 SD 卡可以在 3 種模式下運行：

　　1. SPI 模式引腳配置

　　2.一位 SD 模式引腳配置

　　3.四位 SD 模式引腳配置

　　在這個項目中，我們將通過 SPI 與 SD 卡進行通信。工作頻率在 100kHz 至 400kHz 之間。

　　將 SD 卡與 PIC 微控制器通信所需的組件

　　構建此項目所需的組件非常通用，其中大部分都可以在您當地的愛好商店中找到。下面給出了所需組件的列表。

　　PIC單片機（PIC18F46K22）

　　SD卡模塊（帶3.3穩壓器和邏輯電平轉換器）

　　降壓電阻（3x3.3K 和 3x2.2k）（如果直接使用 SD 卡）

　　20MHz晶振

　　33pf 電容 - 2Nos

　　4.7k， 100E 電阻

　　PicKit3

　　帶領任何顏色

　　按鈕

　　面包板

　　跳線

　　為 PIC 和 SD 卡模塊供電的 12V 適配器

　　用于將 SD 與 PIC 微控制器連接的示意圖

　　下面給出了基于 PIC 微控制器的數據記錄器的電路圖。

　　我們使用 PIC18F46K22 作為大腦與 SD 卡模塊進行通信。我們已經知道PIC單片機的工作電壓是5V，不適合SD卡。由于 SD 卡工作在 3.3v 電壓范圍內，因此我們使用了一些分壓器來降低 SD 卡輸入電壓。

　　我們使用 2.2k 和 3.3k 電阻器來創建分壓器電路。

　　SD卡輸入電壓 = 5v x （3.3k/ （2.2k+3.3k）） = 3v

SD卡和PIC單片機之間建立通信的程序

在這個項目中，我們使用Chan 的 FatFs 通用 FAT 文件系統模塊庫在 SD 卡上讀取和寫入數據，并使用 Microchip 代碼配置器 (MCC) 為 (PIC18F46K22) 配置程序。完整的程序可以在本頁底部找到。

上面提到的那些庫包含在代碼的開頭。

?

#include "mcc_generated_files/mcc.h"
#包括“ff.h”

?

接下來，定義2個變量fatFs和file用于訪問SD卡的區域。

?

FATFS FATF；/* 每個卷需要的 FatFs 工作區 */
文件；/* 每個打開的文件需要的文件對象 */

?

接下來，我們定義一個回調函數來讓 LED 閃爍，我們在 Timer0 的幫助下做到這一點。我們計算它，以便 LED 每 1 秒閃爍一次。

?

無效閃爍_led（）{
            IO_RA1_Toggle();
}

?

在main()循環中，我們調用SYSTEM_Initialize()函數來初始化系統外圍設備，如（INTERRUPT、Pin、Timer0、Uart、SPI1）。并啟用全局和外圍中斷。

?

無效主要（無效）
{
            單位體重；
            //初始化設備
            SYSTEM_Initialize();
            // 如果在 PIC18 高/低優先級模式下使用中斷，則需要啟用全局高和低中斷
            // 如果在 PIC 中檔兼容模式下使用中斷，則需要啟用全局和外設中斷
            // 使用以下宏：
            // 啟用全局中斷
            INTERRUPT_GlobalInterruptEnable();
            // 禁用全局中斷
            //INTERRUPT_GlobalInterruptDisable();
            // 啟用外設中斷
            INTERRUPT_PeripheralInterruptEnable();
            //禁用外設中斷
            //INTERRUPT_PeripheralInterruptDisable();

?

系統初始化后，調用TMR0_SetInterruptHandler()函數，設置回調函數，然后啟動 Timer0。

?

TMR0_SetInterruptHandler(blink_led);
TMR0_StartTimer();

?

完成所有初始化后，現在我們使用 SD 卡啟動主進程。首先，我們需要調用函數f_mount()來掛載 SD 卡，并將返回值存儲到名為FRESULT的變量中。通過檢查該stat變量，我們可以進一步進行。所以，如果stat結果為FR_OK，則表示SD卡掛載成功，否則掛載失敗。所以，在 SD 卡掛載成功后，我們現在調用f_open()創建一個名為“?test.txt?”的文件，然后使用?f_lseek()函數將光標指向文件末尾。現在，我們可以調用f_write()函數將數據寫入該文件，最后，我們調用f_close()來關閉 SD 卡中打開的文件。這就是我們在之前創建的文本文件中寫入的方式。

?

printf("\r\n=============開始與SD卡接口=============\r\n");
            FRESULT stat = f_mount(&fatFs, "", 1);
            if (stat == FR_OK) { /* 掛載 SD */             
            printf("SD卡掛載成功\r\n");
            SD_LED_SetHigh();
             if (f_open(&file, "Sd_test.txt", FA_OPEN_ALWAYS | FA_READ | FA_WRITE) == FR_OK) { /* 打開或創建文件 */            
            printf("創建文件成功\r\n");            
                         if ((file.fsize != 0) && (f_lseek(&file, file.fsize) != FR_OK)) 轉到 endSD; /* 跳轉到文件末尾 */
                         f_write(&file, "大家好！\r\n", 13, &bw);
            f_write(&file, "這是寫入SD卡的短信。更多信息請訪問www.circuitdigest.com\r\n", 99, &bw);
                         endSD: f_close(&file); /* 關閉文件 */
            SD_LED_SetLow();
             }別的{
            printf("創建文件失敗\r\n");
            SD_LED_SetLow();
            }
    }別的{
            printf("SD卡掛載失敗\r\n ------ FRESULT %d ------\r\n");
            }
            printf("\r\n=============完成與SD卡的接口=============\r\n\r\n\r\n \r\n");

?

這就是我們如何將 SD 卡與 PIC 微控制器連接以將數據存儲到 SD 卡中。

　　測試和調試通信過程

　　電路和代碼完成后，我們在我們放入代碼中的調試日志的幫助下測試了電路。如您所見，我們使用 USB 到 UART 轉換器在我們使用 PuTTY 的串行監視器窗口中記錄調試數據。

　　看到“創建文件成功”信息后，我們從SD卡模塊中取出SD卡，直接放入PC中驗證文件是否創建，果然文件創建成功。

　　我們打開文件并檢查我們輸入的消息是否存在。它就在那里，這證明我們的代碼工作正常。

?

#include "mcc_generated_files/mcc.h"

#包括“ff.h”

FATFS FATF；/* 每個卷需要的 FatFs 工作區 */

文件；/* 每個打開的文件需要的文件對象 */

無效閃爍_led（）{

IO_RA1_Toggle();

}

/*

主要應用

*/

無效主要（無效）

{

單位體重；

//初始化設備

SYSTEM_Initialize();

// 如果在 PIC18 高/低優先級模式下使用中斷，則需要啟用全局高和低中斷

// 如果在 PIC 中檔兼容模式下使用中斷，則需要啟用全局和外設中斷

// 使用以下宏：

// 啟用全局中斷

INTERRUPT_GlobalInterruptEnable();

// 禁用全局中斷

//INTERRUPT_GlobalInterruptDisable();

// 啟用外設中斷

INTERRUPT_PeripheralInterruptEnable();

//禁用外設中斷

//INTERRUPT_PeripheralInterruptDisable();

TMR0_SetInterruptHandler(blink_led);

TMR0_StartTimer();

SD_LED_SetLow();

printf("############################################## ###########\r\n");

printf("與 PIC18 的 SD 接口\r\n");

printf("############################################## ###########\r\n");

printf("系統設置完成\r\n");

printf("\r\n=============開始與SD卡接口=============\r\n");

FRESULT stat = f_mount(&fatFs, "", 1);

if (stat == FR_OK) { /* 掛載 SD */

printf("SD卡掛載成功\r\n");

SD_LED_SetHigh();

if (f_open(&file, "Sd_test.txt", FA_OPEN_ALWAYS | FA_READ | FA_WRITE) == FR_OK) { /* 打開或創建文件 */

printf("創建文件成功\r\n");

if ((file.fsize != 0) && (f_lseek(&file, file.fsize) != FR_OK)) 轉到 endSD; /* 跳轉到文件末尾 */

f_write(&file, "大家好！\r\n", 13, &bw);

f_write(&file, "這是寫入 SD 卡的短信。更多信息請訪問www.circuitdigest.com \r\n", 99, &bw);

endSD: f_close(&file); /* 關閉文件 */

SD_LED_SetLow();

}別的{

printf("創建文件失敗\r\n");

SD_LED_SetLow();

}

}別的{

printf("SD卡掛載失敗\r\n ------ FRESULT %d ------\r\n");

}

printf("\r\n=============完成與SD卡的接口=============\r\n\r\n\r\n \r\n");

而（1）{

// 添加您的應用程序代碼

}

}

/**

文件結束

*/