51单片机实现对SD卡的读写
(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
|
|
1
|
CD/DAT3
|
IO或PP
|
卡检测/
数据线3
|
#CS
|
I
|
片选
|
2
|
CMD
|
PP
|
命令/
回应
|
DI
|
I
|
数据输入
|
3
|
VSS1
|
S
|
电源地
|
VSS
|
S
|
电源地
|
4
|
VDD
|
S
|
电源
|
VDD
|
S
|
电源
|
5
|
CLK
|
I
|
时钟
|
SCLK
|
I
|
时钟
|
6
|
VSS2
|
S
|
电源地
|
VSS2
|
S
|
电源地
|
7
|
DAT0
|
IO或PP
|
数据线0
|
DO
|
O或PP
|
数据输出
|
8
|
DAT1
|
IO或PP
|
数据线1
|
RSV
|
||
9
|
DAT2
|
IO或PP
|
数据线2
|
RSV
|
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、DAT0~DAT3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
|
1
|
7
|
开始位,始终为0
|
6
|
参数错误
|
|
5
|
地址错误
|
|
4
|
擦除序列错误
|
|
3
|
CRC错误
|
|
2
|
非法命令
|
|
1
|
擦除复位
|
|
0
|
闲置状态
|
字节
|
位
|
含义
|
1
|
7
|
开始位,始终为0
|
6
|
参数错误
|
|
5
|
地址错误
|
|
4
|
擦除序列错误
|
|
3
|
CRC错误
|
|
2
|
非法命令
|
|
1
|
擦除复位
|
|
0
|
闲置状态
|
|
2
|
7
|
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
|
1
|
7
|
开始位,始终为0
|
6
|
参数错误
|
|
5
|
地址错误
|
|
4
|
擦除序列错误
|
|
3
|
CRC错误
|
|
2
|
非法命令
|
|
1
|
擦除复位
|
|
0
|
闲置状态
|
|
2~5
|
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
- //-----------------------------------------------------------------------------------------------
- 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;i<0x06;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();
- retry++;
- }
- while((tmp==0xff)&&(retry<100));
- 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
- //--------------------------------------------------------------------------
- unsignedcharSD_Init()
- {
- unsignedcharretry,temp;
- unsignedchari;
- 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1
- for(i=0;i<0x0f;i++)
- {
- Write_Byte_SD(0xff);//发送至少74个时钟信号
- }
- //向SD卡发送CMD0
- retry=0;
- do
- {//为了能够成功写入CMD0,在这里写200次
- temp=Write_Command_SD(CMD);
- retry++;
- if(retry==200)
- {//超过200次
- return(INIT_CMD0_ERROR);//CMD0Error!
- }
- }
- while(temp!=1);//回应01h,停止写入
- //发送CMD1到SD卡
- CMD[0]=0x41;//CMD1
- CMD[5]=0xFF;
- retry=0;
- do
- {//为了能成功写入CMD1,写100次
- temp=Write_Command_SD(CMD);
- retry++;
- if(retry==100)
- {//超过100次
- return(INIT_CMD1_ERROR);//CMD1Error!
- }
- }
- while(temp!=0);//回应00h停止写入
- Init_Flag=0;//初始化完毕,初始化标志清零
- SPI_CS=1;//片选无效
- return(0);//初始化成功
- }
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:
- //------------------------------------------------------------------------------------
- 读取SD卡的CID寄存器16字节成功返回0
- //-------------------------------------------------------------------------------------
- unsignedcharRead_CID_SD(unsignedchar*Buffer)
- {
- //读取CID寄存器的命令
- unsignedcharCMD[]={0x4A,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF};
- unsignedchartemp;
- temp=SD_Read_Block(CMD,Buffer,16);//read16bytes
- return(temp);
- }
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