SD卡引脚及spi模式基本操作过程.docx

1、SD卡引脚及spi模式基本操作过程SD卡引脚及spi模式基本操作过程（摘自网络）对于SD卡的硬件结构，在官方的文档上有很详细的介绍，如SD卡内的存储器结构、存储单元组织方式等内容。要实现对它的读写，最核心的是它的时序，笔者在经过了实际的测试后，使用51单片机成功实现了对SD卡的扇区读写，并对其读写速度进行了评估。下面先来讲解SD卡的读写时序。SD卡的引脚定义SD卡引脚功能详述：引脚编号SD模式SPI模式名称类型描述名称类型描述1CD/DAT3IO或PP卡检测/数据线3#CSI片选2CMDPP命令/回应DII数据输入3VSS1S电源地VSSS电源地4VDDS电源VDDS电源5CLKI时钟SCLK

2、I时钟6VSS2S电源地VSS2S电源地7DAT0IO或PP数据线0DOO或PP数据输出8DAT1IO或PP数据线1RSV9DAT2IO或PP数据线2RSV注：S：电源供给I：输入O：采用推拉驱动的输出PP：采用推拉驱动的输入输出SD卡SPI模式下与单片机的连接图：SD卡支持两种总线方式：SD方式与SPI方式。其中SD方式采用6线制，使用CLK、CMD、DAT0DAT3进行数据通信。而SPI方式采用4线制，使用CS、CLK、DataIn、DataOut进行数据通信。SD方式时的数据传输速度与SPI方式要快，采用单片机对SD卡进行读写时一般都采用SPI模式。采用不同的初始化方式可以使SD卡工作于

3、SD方式或SPI方式。这里只对其SPI方式进行介绍。SPI方式驱动SD卡的方法SD卡的SPI通信接口使其可以通过SPI通道进行数据读写。从应用的角度来看，采用SPI接口的好处在于，很多单片机内部自带SPI控制器，不光给开发上带来方便，同时也见降低了开发成本。然而，它也有不好的地方，如失去了SD卡的性能优势，要解决这一问题，就要用SD方式，因为它提供更大的总线数据带宽。SPI接口的选用是在上电初始时向其写入第一个命令时进行的。以下介绍SD卡的驱动方法，只实现简单的扇区读写。1）命令与数据传输1.命令传输SD卡自身有完备的命令系统，以实现各项操作。命令格式如下：命令的传输过程采用发送应答机制，过程

4、如下：每一个命令都有自己命令应答格式。在SPI模式中定义了三种应答格式，如下表所示：字节位含义17开始位，始终为06参数错误5地址错误4擦除序列错误3CRC错误2非法命令1擦除复位0闲置状态字节位含义17开始位，始终为06参数错误5地址错误4擦除序列错误3CRC错误2非法命令1擦除复位0闲置状态27溢出，CSD覆盖6擦除参数5写保护非法4卡ECC失败3卡控制器错误2未知错误1写保护擦除跳过，锁解锁失败0锁卡字节位含义17开始位，始终为06参数错误5地址错误4擦除序列错误3CRC错误2非法命令1擦除复位0闲置状态25全部操作条件寄存器，高位在前写命令的例程：C程序/-向SD卡中写入命令，并返回回

5、应的第二个字节/-unsignedcharWrite_Command_SD(unsignedchar*CMD)unsignedchartmp;unsignedcharretry=0;unsignedchari;/禁止SD卡片选SPI_CS=1;/发送8个时钟信号Write_Byte_SD(0xFF);/使能SD卡片选SPI_CS=0;/向SD卡发送6字节命令for(i=0;i0x06;i+)Write_Byte_SD(*CMD+);/获得16位的回应Read_Byte_SD();/readthefirstbyte,ignoreit.do/读取后8位tmp=Read_Byte_SD();retr

6、y+;while(tmp=0xff)&(retry100);return(tmp);初始化SD卡的初始化是非常重要的，只有进行了正确的初始化，才能进行后面的各项操作。在初始化过程中，SPI的时钟不能太快，否则会造初始化失败。在初始化成功后，应尽量提高SPI的速率。在刚开始要先发送至少74个时钟信号，这是必须的。在很多读者的实验中，很多是因为疏忽了这一点，而使初始化不成功。随后就是写入两个命令CMD0与CMD1，使SD卡进入SPI模式初始化时序图：初始化例程：C程序/-初始化SD卡到SPI模式/-unsignedcharSD_Init()unsignedcharretry,temp;unsign

7、edchari;unsignedcharCMD=0x40,0x00,0x00,0x00,0x00,0x95;SD_Port_Init();/初始化驱动端口Init_Flag=1;/将初始化标志置1for(i=0;isector_count=sectorBuffer.dat6&0x03;vinf-sector_countsector_count+=sectorBuffer.dat7;vinf-sector_countsector_count+=(sectorBuffer.dat8&0xc0)6;/获取multipliervinf-sector_multiply=sectorBuffer.dat9

8、&0x03;vinf-sector_multiplysector_multiply+=(sectorBuffer.dat10&0x80)7;/获取SD卡的容量vinf-size_MB=vinf-sector_count(9-vinf-sector_multiply);/getthenameofthecardRead_CID_SD(sectorBuffer.dat);vinf-name0=sectorBuffer.dat3;vinf-name1=sectorBuffer.dat4;vinf-name2=sectorBuffer.dat5;vinf-name3=sectorBuffer.dat6;

9、vinf-name4=sectorBuffer.dat7;vinf-name5=0x00;/endflag以上程序将信息装载到一个结构体中，这个结构体的定义如下：typedefstructSD_VOLUME_INFO/SD/SDCardinfounsignedintsize_MB;unsignedcharsector_multiply;unsignedintsector_count;unsignedcharname6;VOLUME_INFO_TYPE;扇区读扇区读是对SD卡驱动的目的之一。SD卡的每一个扇区中有512个字节，一次扇区读操作将把某一个扇区内的512个字节全部读出。过程很简单，先写

10、入命令，在得到相应的回应后，开始数据读取。扇区读的时序：扇区读的程序例程：C程序unsignedcharSD_Read_Sector(unsignedlongsector,unsignedchar*buffer)unsignedcharretry;/命令16unsignedcharCMD=0x51,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF;unsignedchartemp;/地址变换由逻辑块地址转为字节地址sector=sector24);CMD2=(sector&0x00FF0000)16);CMD3=(sector&0x0000FF00)8);/将命令16写入SD卡retry=0;

11、do/为了保证写入命令一共写100次temp=Write_Command_MMC(CMD);retry+;if(retry=100)return(READ_BLOCK_ERROR);/blockwriteError!while(temp!=0);/ReadStartByteformMMC/SD-Card(FEh/StartByte)/Nowdataisready,youcanreaditout.while(Read_Byte_MMC()!=0xfe);readPos=0;SD_get_data(512,buffer);/512字节被读出到buffer中return0;其中SD_get_data

12、函数如下：/-获取数据到buffer中/-voidSD_get_data(unsignedintBytes,unsignedchar*buffer)unsignedintj;for(j=0;jBytes;j+)*buffer+=Read_Byte_SD();扇区写扇区写是SD卡驱动的另一目的。每次扇区写操作将向SD卡的某个扇区中写入512个字节。过程与扇区读相似，只是数据的方向相反与写入命令不同而已。扇区写的时序：扇区写的程序例程：C程序/-写512个字节到SD卡的某一个扇区中去返回0说明写入成功/-unsignedcharSD_write_sector(unsignedlongaddr,un

13、signedchar*Buffer)unsignedchartmp,retry;unsignedinti;/命令24unsignedcharCMD=0x58,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF;addr=addr24);CMD2=(addr&0x00FF0000)16);CMD3=(addr&0x0000FF00)8);/写命令24到SD卡中去retry=0;do/为了可靠写入，写100次tmp=Write_Command_SD(CMD);retry+;if(retry=100)return(tmp);/sendcommamdError!while(tmp!=0);/在写之前先产

14、生100个时钟信号for(i=0;i100;i+)Read_Byte_SD();/写入开始字节Write_Byte_MMC(0xFE);/现在可以写入512个字节for(i=0;i512;i+)Write_Byte_MMC(*Buffer+);/CRC-ByteWrite_Byte_MMC(0xFF);/DummyCRCWrite_Byte_MMC(0xFF);/CRCCodetmp=Read_Byte_MMC();/readresponseif(tmp&0x1F)!=0x05)/写入的512个字节是未被接受SPI_CS=1;return(WRITE_BLOCK_ERROR);/Error!/

15、等到SD卡不忙为止/因为数据被接受后，SD卡在向储存阵列中编程数据while(Read_Byte_MMC()!=0xff);/禁止SD卡SPI_CS=1;return(0);/写入成功此上内容在笔者的实验中都已调试通过。单片机采用STC89LE单片机（SD卡的初始化电压为2.0V3.6V，操作电压为3.1V3.5V，因此不能用5V单片机，或进行分压处理），工作于22.1184M的时钟下，由于所采用的单片机中没硬件SPI，采用软件模拟SPI，因此读写速率都较慢。如果要半SD卡应用于音频、视频等要求高速场合，则需要选用有硬件SPI的控制器，或使用SD模式，当然这就需要各位读者对SD模式加以研究，有了SPI模式的基础，SD模式应该不是什么难事