SD卡接口实验.docx

1、SD卡接口实验SD卡在单片机上的应用以及SD卡引脚 电路图及工作原理介绍SD卡在现在的日常生活与工作中使用非常广泛，时下已经成为最为通用的数据存储卡。在诸如MP3、数码相机等设备上也都采用SD卡作为其存储设备。SD卡之所以得到如此广泛的使用，是因为它价格低廉、存储容量大、使用方便、通用性与安全性强等优点。既然它有着这么多优点，那么如果将它加入到单片机应用开发系统中来，将使系统变得更加出色。这就要求对SD卡的硬件与读写时序进行研究。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

2、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。（1）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SCLKI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

3、 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SD方式或SPI方式。这里只对其SPI方式进行介绍。（2）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

4、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

5、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： /向SD卡中写入命令，并返回回应的第二个字节unsigned char Write_Command_SD(unsigned char *CMD) unsigned char tmp; unsigned char retry=0; unsigned c

6、har i; /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(); /read the first byte,ignore it. do /读取后8位 tmp = Read_Byte_SD(); retry+; while(tmp=0xff)&(retry100); return(tmp);2）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

7、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：/- 初始化SD卡到SPI模式/-unsigned char SD_Init() unsigned char retry,temp; unsigned char i; unsigned char CMD = 0x40,0x00,0x00,0x00,0x00,0x95;SD_Po

8、rt_Init(); /初始化驱动端口 Init_Flag=1; /将初始化标志置1 for (i=0;isector_count = sectorBuffer.dat6 & 0x03;vinf-sector_count sector_count += sectorBuffer.dat7;vinf-sector_count sector_count += (sectorBuffer.dat8 & 0xc0) 6;/ 获取multipliervinf-sector_multiply = sectorBuffer.dat9 & 0x03;vinf-sector_multiply sector_mu

9、ltiply += (sectorBuffer.dat10 & 0x80) 7;/获取SD卡的容量vinf-size_MB = vinf-sector_count (9-vinf-sector_multiply);/ get the name of the cardRead_CID_SD(sectorBuffer.dat);vinf-name0 = sectorBuffer.dat3;vinf-name1 = sectorBuffer.dat4;vinf-name2 = sectorBuffer.dat5;vinf-name3 = sectorBuffer.dat6;vinf-name4 =

10、sectorBuffer.dat7;vinf-name5 = 0x00; /end flag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：typedef struct SD_VOLUME_INFO /SD/SD Card info unsigned int size_MB; unsigned char sector_multiply; unsigned int sector_count; unsigned char name6; VOLUME_INFO_TYPE;5）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

11、全部读出。过程很简单，先写入命令，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：unsigned char SD_Read_Sector(unsigned long sector,unsigned char *buffer) unsigned char retry; /命令16 unsigned char CMD = 0x51,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF; unsigned char temp; /地址变换 由逻辑块地址转为字节地址 sector = sector 24 ); CMD2 = (sector & 0x00FF0000) 16 ); CM

12、D3 = (sector & 0x0000FF00) 8 ); /将命令16写入SD卡 retry=0; 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); /block write Error! while(temp!=0); /Read Start Byte form MMC/SD-Card (FEh/Start Byte) /Now data is ready,you can read it out. while (Read_Byte_MMC()

13、 != 0xfe); readPos=0; SD_get_data(512,buffer) ; /512字节被读出到buffer中 return 0;其中SD_get_data函数如下：/- 获取数据到buffer中/-void SD_get_data(unsigned int Bytes,unsigned char *buffer) unsigned int j; for (j=0;jBytes;j+) *buffer+ = Read_Byte_SD();6）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

14、令不同而已。 扇区写的时序： 扇区写的程序例程：/- 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/-unsigned char SD_write_sector(unsigned long addr,unsigned char *Buffer)unsigned char tmp,retry; unsigned int i; /命令24 unsigned char CMD = 0x58,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF; addr = addr 24 ); 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); /send commamd Error! while(tmp!=0); /在写之前