51单片机完成对SD卡的读写

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卡在现在的日常日子与作业中运用十分广泛，时下已经成为最为通用的数据存储卡。在比如MP3、数码相机等设备上也都选用SD卡作为其存储设备。SD卡之所以得到如此广泛的运用，是由于它价格低廉、存储容量大、运用便利、通用性与安全性强等长处。已然它有着这么多长处，那么假如将它加入到单片机应用开发体系中来，将使体系变得愈加超卓。这就要求对SD卡的硬件与读写时序进行研究。关于SD卡的硬件结构，在官方的文档上有很具体的介绍，如SD卡内的存储器结构、存储单元安排办法等内容。要完成对它的读写，最中心的是它的时序，笔者在经过了实践的测验后，运用51单片机成功完成了对SD卡的扇区读写，并对其读写速度进行了评价。下面先来解说SD卡的读写时序。

（1）SD卡的引脚界说：

SD卡引脚功用胪陈：

引脚 编号	SD形式			SPI形式
	称号	类型	描绘	称号	类型	描绘
1	CD/DAT3	IO或PP	卡检测/ 数据线3	#CS	I	片选
2	CMD	PP	指令/ 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：电源供应I：输入O：选用推拉驱动的输出
PP：选用推拉驱动的输入输出 SD卡SPI形式下与单片机的衔接图：

SD卡支撑两种总线办法：SD办法与SPI办法。其间SD办法选用6线制，运用CLK、CMD、DAT0~DAT3进行数据通讯。而SPI办法选用4线制，运用CS、CLK、DataIn、DataOut进行数据通讯。SD办法时的数据传输速度与SPI办法要快，选用单片机对SD卡进行读写时一般都选用SPI形式。选用不同的初始化办法可以使SD卡作业于SD办法或SPI办法。这儿只对其SPI办法进行介绍。

（2）SPI办法驱动SD卡的办法
SD卡的SPI通讯接口使其可以经过SPI通道进行数据读写。从运用的视点来看，选用SPI接口的优点在于，许多单片机内部自带SPI控制器，不但给开发上带来便利，一起也见降低了开发本钱。但是，它也有欠好的当地，如失去了SD卡的功能优势，要处理这一问题，就要用SD办法，由于它供给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指令时进行的。以下介绍SD卡的驱动办法，只完成简略的扇区读写。
1）指令与数据传输
1.指令传输
SD卡本身有齐备的指令体系，以完成各项操作。指令格局如下：

指令的传输进程选用发送应对机制，进程如下：

每一个指令都有自己指令应对格局。在SPI形式中界说了三种应对格局，如下表所示：

字节	位	意义
1	7	开端位，一直为0
	6	参数过错
	5	地址过错
	4	擦除序列过错
	3	CRC过错
	2	不合法指令
	1	擦除复位
	0	搁置状况

字节	位	意义
1	7	开端位，一直为0
	6	参数过错
	5	地址过错
	4	擦除序列过错
	3	CRC过错
	2	不合法指令
	1	擦除复位
	0	搁置状况
2	7	溢出，CSD掩盖
	6	擦除参数
	5	写保护不合法
	4	卡ECC失利
	3	卡控制器过错
	2	不知道过错
	1	写保护擦除越过，锁／解锁失利
	0	锁卡

字节	位	意义
1	7	开端位，一直为0
	6	参数过错
	5	地址过错
	4	擦除序列过错
	3	CRC过错
	2	不合法指令
	1	擦除复位
	0	搁置状况
2～5	悉数	操作条件寄存器，高位在前

写指令的例程：

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

向SD卡中写入指令，并回来回应的第二个字节

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unsignedcharWrite_Command_SD(unsignedchar*CMD)

{

unsignedchartmp;

unsignedcharretry=0;

unsignedchari;

//制止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字节指令

for(i=0;i<0x06;i++)

{

Write_Byte_SD(*CMD++);

}

//取得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卡的初始化是十分重要的，只要进行了正确的初始化，才干进行后边的各项操作。在初始化进程中，SPI的时钟不能太快，否则会造初始化失利。在初始化成功后，应尽量进步SPI的速率。在刚开端要先发送至少74个时钟信号，这是有必要的。在许多读者的试验中，许多是由于忽略了这一点，而使初始化不成功。随后便是写入两个指令CMD0与CMD1，使SD卡进入SPI形式

初始化时序图：


初始化例程：

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

初始化SD卡到SPI形式

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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

{//为了可以成功写入CMD0,在这儿写200次

temp=Write_Command_SD(CMD);

retry++;

if(retry==200)

{//超越200次

return(INIT_CMD0_ERROR);//CMD0Error!

}

}

while(temp!=1);//回应01h，中止写入

//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)

{//超越100次

return(INIT_CMD1_ERROR);//CMD1Error!

}

}

while(temp!=0);//回应00h中止写入

Init_Flag=0;//初始化结束，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。每一个卡都有仅有的标识码。
CID寄存器长度为128位。它的寄存器结构如下：

称号	域	数据宽度	CID区分
出产标识号	MID	8	[127:120]
OEM/运用标识	OID	16	[119:104]
产品称号	PNM	40	[103:64]
产品版别	PRV	8	[63:56]
产品序列号	PSN	32	[55:24]
保存	－	4	[23:20]
出产日期	MDT	12	[19:8]
CRC7校验合	CRC	7	[7:1]
未运用，一直为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字节成功回来0

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

unsignedcharRead_CID_SD(unsignedchar*Buffer)

{

//读取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);

}

审核编辑 黄昊宇