SD卡接口設計

1 SD卡標準
SD卡標準是SD卡協會針對可移動存儲設備設計專利并授權的一種標準，主要用于制定卡的外形尺寸、電氣接口和通信協議。
1．1 SD卡引腳功能
SD卡的外形如圖1所示，引腳功能如表1所列。SD卡的引腳具有雙重功能，既可工作在SD模式，也可工作在SPI模式。不同的模式下，引腳的功能不同。

SD模式多用于對SD卡讀寫速度要求較高的場合，SPI模式則是以犧牲讀寫速度換取更好的硬件接口兼容性。由于SPI協議是目前廣泛流行的通信協議，大多數高性能單片機都配備了SPI硬件接口，硬件連接相對簡單，因此，在對SD卡讀寫速度要求不高的情況下，采用SPI模式無疑是一個不錯的選擇。
1．2 SPI模式
SPI模式是一種簡單的命令響應協議，主控制器發出命令后，SD卡針對不S同的命令返回對應的響應。
SD卡的命令列表都是以CMD和ACMD開頭，分別指通用命令和專用命令，后面接命令的編號。例如，CMD17就是一個通用命令，用來讀單塊數據。
在SPI模式中，命令都是以如下的6字節形式發送的：

每幀命令都以“01”開頭，然后是6位命令號和4字節的參數(高位在前，低位在后)，最后是7位CRC校驗和1位停止位“1”。
SD卡的每條命令都會返回對應的響應類型。在SPI模式下，共有3種響應類型：R1、R2和R3，分別占1、2和3個字節。這里僅列出了R1響應的格式，如表2所列。當出現表中所描述的狀態時，相應的位置1。R2和R3的第1個字節格式與R1完全一樣，詳細內容請參考SD卡標準。

2 硬件設計
本設計選用Freescale公司的32位低功耗微控制器MCF51QE128，采用SPI模式實現與SD卡的接口。
由于MCF51QE128是一款低功耗的微控制器，工作電壓的典型值為3．6 V，與SD卡的工作電壓兼容，因而可以直接與SD卡連接，無需電平轉換電路。這里選用的是MCF51 QE128的第2個SPI口，硬件連接如圖2所示。

3 軟件實現
軟件部分主要實現MCF51QE128的初始化、底層SPI通信，以及SD卡的通用寫命令、初始化和單塊數據的讀寫等功能。
3．1 MCF51QE128的初始化
在與SD卡通信之前，首先需要配置MCF51QE128，并初始化SPI端口。代碼如下：