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51單片機(jī)完成對SD卡的讀寫

放人 ? 來源:電氣工程及其自動化學(xué)習(xí) ? 作者:電氣工程及其自動 ? 2022-11-29 01:37 ? 次閱讀

SD卡在現(xiàn)在的日常生活與工作中使用非常廣泛,時下已經(jīng)成為最為通用的數(shù)據(jù)存儲卡。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,時下已經(jīng)成為最為通用的數(shù)據(jù)存儲卡。在比如MP3、數(shù)碼相機(jī)等設(shè)備上也都選用SD卡作為其存儲設(shè)備。SD卡之所以得到如此廣泛的運(yùn)用,是由于它價格低廉、存儲容量大、運(yùn)用便利、通用性與安全性強(qiáng)等長處。已然它有著這么多長處,那么假如將它加入到單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)體系中來,將使體系變得愈加超卓。這就要求對SD卡的硬件與讀寫時序進(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)的存儲器結(jié)構(gòu)、存儲單元安排辦法等內(nèi)容。要完成對它的讀寫,最中心的是它的時序,筆者在經(jīng)過了實(shí)踐的測驗(yàn)后,運(yùn)用51單片機(jī)成功完成了對SD卡的扇區(qū)讀寫,并對其讀寫速度進(jìn)行了評價。下面先來解說SD卡的讀寫時序。

(1)SD卡的引腳界說:
6230736c-6f43-11ed-b468-dac502259ad0.jpg
SD卡引腳功用臚陳:

引腳
編號
SD形式 SPI形式
稱號 類型 描繪 稱號 類型 描繪
1 CD/DAT3 IO或PP 卡檢測/
數(shù)據(jù)線3
#CS I 片選
2 CMD PP 指令/
回應(yīng)
DI I 數(shù)據(jù)輸入
3 VSS1 S 電源 VSS S 電源地
4 VDD S 電源 VDD S 電源
5 CLK I 時鐘 SCLK I 時鐘
6 VSS2 S 電源地 VSS2 S 電源地
7 DAT0 IO或PP 數(shù)據(jù)線0 DO O或PP 數(shù)據(jù)輸出
8 DAT1 IO或PP 數(shù)據(jù)線1 RSV
9 DAT2 IO或PP 數(shù)據(jù)線2 RSV

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

62485734-6f43-11ed-b468-dac502259ad0.jpg

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辦法時的數(shù)據(jù)傳輸速度與SPI辦法要快,選用單片機(jī)對SD卡進(jìn)行讀寫時一般都選用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。這兒只對其SPI辦法進(jìn)行介紹。

(2)SPI辦法驅(qū)動SD卡的辦法
SD卡的SPI通訊接口使其可以經(jīng)過SPI通道進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫。從運(yùn)用的視點(diǎn)來看,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,不但給開發(fā)上帶來便利,一起也見降低了開發(fā)本錢。但是,它也有欠好的當(dāng)?shù)兀缡チ薙D卡的功能優(yōu)勢,要處理這一問題,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向其寫入第一個指令時進(jìn)行的。以下介紹SD卡的驅(qū)動辦法,只完成簡略的扇區(qū)讀寫。
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:


626b752a-6f43-11ed-b468-dac502259ad0.jpg
指令的傳輸進(jìn)程選用發(fā)送應(yīng)對機(jī)制,進(jìn)程如下:
628c7a04-6f43-11ed-b468-dac502259ad0.jpg
每一個指令都有自己指令應(yīng)對格局。在SPI形式中界說了三種應(yīng)對格局,如下表所示:

字節(jié) 意義
1 7 開端位,一直為0
6 參數(shù)過錯
5 地址過錯
4 擦除序列過錯
3 CRC過錯
2 不合法指令
1 擦除復(fù)位
0 擱置狀況
字節(jié) 意義
1 7 開端位,一直為0
6 參數(shù)過錯
5 地址過錯
4 擦除序列過錯
3 CRC過錯
2 不合法指令
1 擦除復(fù)位
0 擱置狀況
2 7 溢出,CSD掩蓋
6 擦除參數(shù)
5 寫保護(hù)不合法
4 卡ECC失利
3 卡控制器過錯
2 不知道過錯
1 寫保護(hù)擦除越過,鎖/解鎖失利
0 鎖卡
字節(jié) 意義
1 7 開端位,一直為0
6 參數(shù)過錯
5 地址過錯
4 擦除序列過錯
3 CRC過錯
2 不合法指令
1 擦除復(fù)位
0 擱置狀況
2~5 悉數(shù) 操作條件寄存器,高位在前

寫指令的例程:

//-----------------------------------------------------------------------------------------------

向SD卡中寫入指令,并回來回應(yīng)的第二個字節(jié)

//-----------------------------------------------------------------------------------------------

unsignedcharWrite_Command_SD(unsignedchar*CMD)

{

unsignedchartmp;

unsignedcharretry=0;

unsignedchari;

//制止SD卡片選

SPI_CS=1;

//發(fā)送8個時鐘信號

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的時鐘不能太快,否則會造初始化失利。在初始化成功后,應(yīng)盡量進(jìn)步SPI的速率。在剛開端要先發(fā)送至少74個時鐘信號,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。隨后便是寫入兩個指令CMD0與CMD1,使SD卡進(jìn)入SPI形式

初始化時序圖:
62a48036-6f43-11ed-b468-dac502259ad0.jpg
62bbe58c-6f43-11ed-b468-dac502259ad0.jpg
初始化例程:

//--------------------------------------------------------------------------

初始化SD卡到SPI形式

//--------------------------------------------------------------------------

unsignedcharSD_Init()

{

unsignedcharretry,temp;

unsignedchari;

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

SD_Port_Init();//初始化驅(qū)動端口

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個時鐘信號

}

//向SD卡發(fā)送CMD0

retry=0;

do

{//為了可以成功寫入CMD0,在這兒寫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,中止寫入

//發(fā)送CMD1到SD卡

CMD[0]=0x41;//CMD1

CMD[5]=0xFF;

retry=0;

do

{//為了能成功寫入CMD1,寫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中止寫入

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

SPI_CS=1;//片選無效

return(0);//初始化成功

}

3)讀取CID
CID寄存器存儲了SD卡的標(biāo)識碼。每一個卡都有僅有的標(biāo)識碼。
CID寄存器長度為128位。它的寄存器結(jié)構(gòu)如下:

稱號 數(shù)據(jù)寬度 CID區(qū)分
出產(chǎn)標(biāo)識號 MID 8 [127:120]
OEM/運(yùn)用標(biāo)識 OID 16 [119:104]
產(chǎn)品稱號 PNM 40 [103:64]
產(chǎn)品版別 PRV 8 [63:56]
產(chǎn)品序列號 PSN 32 [55:24]
保存 4 [23:20]
出產(chǎn)日期 MDT 12 [19:8]
CRC7校驗(yàn)合 CRC 7 [7:1]
未運(yùn)用,一直為1 1 [0:0]

它的讀取時序如下:
62c4ca80-6f43-11ed-b468-dac502259ad0.jpg
與此時序相對應(yīng)的程序如下:

//------------------------------------------------------------------------------------

讀取SD卡的CID寄存器16字節(jié)成功回來0

//-------------------------------------------------------------------------------------

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

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