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单片机对SD卡读写系列（二）

作者： 时间：2016-11-23 来源：网络 收藏
写命令的例程：

本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/201611/320311.htm
  1. //-----------------------------------------------------------------------------------------------
  2. 向SD卡中写入命令，并返回回应的第二个字节
  3. //-----------------------------------------------------------------------------------------------
  4. unsignedcharWrite_Command_SD(unsignedchar*CMD)
  5. {
  6. unsignedchartmp;
  7. unsignedcharretry=0;
  8. unsignedchari;
  10. //禁止SD卡片选
  11. SPI_CS=1;
  12. //发送8个时钟信号
  13. Write_Byte_SD(0xFF);
  14. //使能SD卡片选
  15. SPI_CS=0;
  17. //向SD卡发送6字节命令
  18. for(i=0;i<0x06;i++)
  19. {
  20. Write_Byte_SD(*CMD++);
  21. }
  23. //获得16位的回应
  24. Read_Byte_SD();//readthefirstbyte,ignoreit.
  25. do
  26. {//读取后8位
  27. tmp=Read_Byte_SD();
  28. retry++;
  29. }
  30. while((tmp==0xff)&&(retry<100));
  31. return(tmp);
  32. }

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：

  1. //--------------------------------------------------------------------------
  2. 初始化SD卡到SPI模式
  3. //--------------------------------------------------------------------------
  4. unsignedcharSD_Init()
  5. {
  6. unsignedcharretry,temp;
  7. unsignedchari;
  8. unsignedcharCMD[]={0x40,0x00,0x00,0x00,0x00,0x95};
  9. SD_Port_Init();//初始化驱动端口
  11. Init_Flag=1;//将初始化标志置1
  13. for(i=0;i<0x0f;i++)
  14. {
  15. Write_Byte_SD(0xff);//发送至少74个时钟信号
  16. }
  18. //向SD卡发送CMD0
  19. retry=0;
  20. do
  21. {//为了能够成功写入CMD0,在这里写200次
  22. temp=Write_Command_SD(CMD);
  23. retry++;
  24. if(retry==200)
  25. {//超过200次
  26. return(INIT_CMD0_ERROR);//CMD0Error!
  27. }
  28. }
  29. while(temp!=1);//回应01h，停止写入
  31. //发送CMD1到SD卡
  32. CMD[0]=0x41;//CMD1
  33. CMD[5]=0xFF;
  34. retry=0;
  35. do
  36. {//为了能成功写入CMD1,写100次
  37. temp=Write_Command_SD(CMD);
  38. retry++;
  39. if(retry==100)
  40. {//超过100次
  41. return(INIT_CMD1_ERROR);//CMD1Error!
  42. }
  43. }
  44. while(temp!=0);//回应00h停止写入
  46. Init_Flag=0;//初始化完毕，初始化标志清零
  48. SPI_CS=1;//片选无效
  49. return(0);//初始化成功
  50. }

3）读取CID
CID寄存器存储了SD卡的标识码。每一个卡都有唯一的标识码。
CID寄存器长度为128位。它的寄存器结构如下：

名称
域
数据宽度
CID划分
生产标识号
MID
8
[127:120]
OEM/应用标识
OID
16
[119:104]
产品名称
PNM
40
[103:64]
产品版本
PRV
8
[63:56]
产品序列号
PSN
32
[55:24]
保留
－
4
[23:20]
生产日期
MDT
12
[19:8]
CRC7校验合
CRC
7
[7:1]
未使用，始终为1
－
1
[0:0]

它的读取时序如下：

与此时序相对应的程序如下：

  1. //------------------------------------------------------------------------------------
  2. 读取SD卡的CID寄存器16字节成功返回0
  3. //-------------------------------------------------------------------------------------
  4. unsignedcharRead_CID_SD(unsignedchar*Buffer)
  5. {
  6. //读取CID寄存器的命令
  7. unsignedcharCMD[]={0x4A,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF};
  8. unsignedchartemp;
  9. temp=SD_Read_Block(CMD,Buffer,16);//read16bytes
  10. return(temp);
  11. }

4）读取CSD
CSD（Card-Specific Data）寄存器提供了读写SD卡的一些信息。其中的一些单元可以由用户重新编程。读取CSD 的时序：


相应的程序例程如下：

  1. //-----------------------------------------------------------------------------------------
  2. 读SD卡的CSD寄存器共16字节返回0说明读取成功
  3. //-----------------------------------------------------------------------------------------
  4. unsignedcharRead_CSD_SD(unsignedchar*Buffer)
  5. {
  6. //读取CSD寄存器的命令
  7. unsignedcharCMD[]={0x49,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF};
  8. unsignedchartemp;
  9. temp=SD_Read_Block(CMD,Buffer,16);//read16bytes
  10. return(temp);
  11. }

4）读取SD卡信息
综合上面对CID与CSD寄存器的读取，可以知道很多关于SD卡的信息，以下程序可以获取这些信息。如下：

  1. //-----------------------------------------------------------------------------------------------
  2. //返回
  3. //SD卡的容量，单位为M
  4. //sectorcountandmultiplierMBarein
  5. u08==C_SIZE/(2^(9-C_SIZE_MULT))
  6. //SD卡的名称
  7. //-----------------------------------------------------------------------------------------------
  8. voidSD_get_volume_info()
  9. {
  10. unsignedchari;
  11. unsignedcharc_temp[5];
  12. VOLUME_INFO_TYPESD_volume_Info,*vinf;
  13. vinf=&SD_volume_Info;//Initthepointoer;
  14. /读取CSD寄存器
  15. Read_CSD_SD(sectorBuffer.dat);
  16. //获取总扇区数
  17. vinf->sector_count=sectorBuffer.dat[6]&0x03;
  18. vinf->sector_count<<=8;
  19. vinf->sector_count+=sectorBuffer.dat[7];
  20. vinf->sector_count<<=2;
  21. vinf->sector_count+=(sectorBuffer.dat[8]&0xc0)>>6;
  22. //获取multiplier
  23. vinf->sector_multiply=sectorBuffer.dat[9]&0x03;
  24. vinf->sector_multiply<<=1;
  25. vinf->sector_multiply+=(sectorBuffer.dat[10]&0x80)>>7;
  26. //获取SD卡的容量
  27. vinf->size_MB=vinf->sector_count>>(9-vinf->sector_multiply);
  28. //getthenameofthecard
  29. Read_CID_SD(sectorBuffer.dat);
  30. vinf->name[0]=sectorBuffer.dat[3];
  31. vinf->name[1]=sectorBuffer.dat[4];
  32. vinf->name[2]=sectorBuffer.dat[5];
  33. vinf->name[3]=sectorBuffer.dat[6];
  34. vinf->name[4]=sectorBuffer.dat[7];
  35. vinf->name[5]=0x00;//endflag
  36. }
  37. 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：
  38. typedefstructSD_VOLUME_INFO
  39. {//SD/SDCardinfo
  40. unsignedintsize_MB;
  41. unsignedcharsector_multiply;
  42. unsignedintsector_count;
  43. unsignedcharname[6];
  44. }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：

  1. unsignedcharSD_Read_Sector(unsignedlongsector,unsignedchar*buffer)
  2. {
  3. unsignedcharretry;
  4. //命令16
  5. unsignedcharCMD[]={0x51,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF};
  6. unsignedchartemp;
  8. //地址变换由逻辑块地址转为字节地址
  9. sector=sector<<9;//sector=sector*512
  11. CMD[1]=((sector&0xFF000000)>>24);
  12. CMD[2]=((sector&0x00FF0000)>>16);
  13. CMD[3]=((sector&0x0000FF00)>>8);
  15. //将命令16写入SD卡
  16. retry=0;
  17. do
  18. {//为了保证写入命令一共写100次
  19. temp=Write_Command_MMC(CMD);
  20. retry++;
  21. if(retry==100)
  22. {
  23. return(READ_BLOCK_ERROR);//blockwriteError!
  24. }
  25. }
  26. while(temp!=0);
  28. //ReadStartByteformMMC/SD-Card(FEh/StartByte)
  29. //Nowdataisready,youcanreaditout.
  30. while(Read_Byte_MMC()!=0xfe);
  31. readPos=0;
  32. SD_get_data(512,buffer);//512字节被读出到buffer中
  33. return0;
  34. }
  35. 其中SD_get_data函数如下：
  36. //----------------------------------------------------------------------------
  37. 获取数据到buffer中
  38. //----------------------------------------------------------------------------
  39. voidSD_get_data(unsignedintBytes,unsignedchar*buffer)
  40. {
  41. unsignedintj;
  42. for(j=0;j<="" span="" style="word-wrap: break-word;">
  43. *buffer++=Read_Byte_SD();
  44. }

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令不同而已。
扇区写的时序：

扇区写的程序例程：

  1. //--------------------------------------------------------------------------------------------
  2. 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
  3. //--------------------------------------------------------------------------------------------
  4. unsignedcharSD_write_sector(unsignedlongaddr,unsignedchar*Buffer)
  5. {
  6. unsignedchartmp,retry;
  7. unsignedinti;
  8. //命令24
  9. unsignedcharCMD[]={0x58,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF};
  10. addr=addr<<9;//addr=addr*512
  12. CMD[1]=((addr&0xFF000000)>>24);
  13. CMD[2]=((addr&0x00FF0000)>>16);
  14. CMD[3]=((addr&0x0000FF00)>>8);
  16. //写命令24到SD卡中去
  17. retry=0;
  18. do
  19. {//为了可靠写入，写100次
  20. tmp=Write_Command_SD(CMD);
  21. retry++;
  22. if(retry==100)
  23. {
  24. return(tmp);//sendcommamdError!
  25. }
  26. }
  27. while(tmp!=0);
  30. //在写之前先产生100个时钟信号
  31. for(i=0;i<100;i++)
  32. {
  33. Read_Byte_SD();
  34. }
  36. //写入开始字节
  37. Write_Byte_MMC(0xFE);
  39. //现在可以写入512个字节
  40. for(i=0;i<512;i++)
  41. {
  42. Write_Byte_MMC(*Buffer++);
  43. }
  45. //CRC-Byte
  46. Write_Byte_MMC(0xFF);//DummyCRC
  47. Write_Byte_MMC(0xFF);//CRCCode
  50. tmp=Read_Byte_MMC();//readresponse
  51. if((tmp&0x1F)!=0x05)//写入的512个字节是未被接受
  52. {
  53. SPI_CS=1;
  54. return(WRITE_BLOCK_ERROR);//Error!
  55. }
  56. //等到SD卡不忙为止
  57. //因为数据被接受后，SD卡在向储存阵列中编程数据
  58. while(Read_Byte_MMC()!=0xff){};
  60. //禁止SD卡
  61. SPI_CS=1;
  62. return(0);//写入成功
  63. }

单片机采用STC89LE单片机（SD卡的初始化电压为2.0V~3.6V，操作电压为3.1V~3.5V，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，有了 SPI模式的基础，SD模式应该不是什么难事。

关键词：单片机SD卡读写系

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