基于STCl2C5A60S2單片機的SD卡讀寫

摘要：分析了基于STC單片機的SD卡的讀寫操作，給出了一種基于高速、低功耗、超強抗干擾的新一代STCl2C5A60S2系列IT單片機的SD卡讀寫方法。該方法利用串行外圍接口總線與SD卡相連，從而實現了對SD卡的數據讀寫。
關鍵詞：SD卡讀寫；STCl2C5A613S2；單片機；串行接口總線；外圍設備

O 引言
SD卡是一種微型、低功耗、可移動的Flash多功能存儲卡，該卡向上兼容MMC卡，并增加了智能保護機制，以有效地防止盜版，同時具有更快的傳輸速率及更高的存儲容量，可廣泛用于便攜式消費類電子產品中。本文首先介紹了STC12C5A60S2單片機在SPI協議下與SD卡的硬件接口電路，然后簡要闡述了SPI總線模式以及軟件模擬的SPI總線數據通訊，最后給出了實現SD卡的初始化和讀寫操作的軟件流程。

1 STC單片機
STCl2C5A60S2／AD／PWM系列單片機是宏晶科技生產的單時鐘／機器周期(IT)的單片機，這是一種高速、低功耗、超強抗干擾的新一代805l單片機，它的指令代碼完全兼容傳統8051，但速度比8051快8～12倍．工作電壓為5．5～3．3 V (5 V單片機)，工作頻率范圍為O～35 MHz。該單片機內部集成有MAX810專用復位電路，2路PWM，8路高速10位A／D轉換(250 K／S)，片上還集成有1280字節RAM，I／O口驅動能力均可達到20 mA，無需專用編程器和仿真器數秒內即可通過串口(P3．0／P3．1)下載用戶程序，由于其帶有通用全雙工異步串行口(UART)，因此，特別適合電機控制，而且干擾較強的場合。

2 硬件電路設計
本SD卡讀寫系統中的接口電路采用的STCl2C5A60S2單片機控制，并通過軟件編程實現SPI模式的數據傳輸(包括串行時鐘、數據的輸入和輸出)。在SPI模式下。單片機與SD卡的連接主要有四根線(包括時鐘線，兩根數據傳輸線和一根片選線)，其接口硬件連接電路如圖1所示。

圖2所示是基于STCl2C5A60S2單片機的SD卡讀寫電路設計原理圖，其中包括STC12C5A60S2單片機的晶振電路和復位電路SD卡連接電路、和SD卡套插座連接電路。

3 通訊模式的選擇
通常，SD卡有兩種總線模式，即SD總線模式和SPI總線模式。其中SD總線模式采用四條數據線并行傳輸數據，數據傳輸速率高，但是傳輸協議復雜，只有少數單片機才提供有此接口，而用軟件方法模擬SD總線又比較繁瑣，會降低SD卡的數據傳輸速率；而SPI總線模式只有一條數據傳輸線。傳輸協議簡單，易于實現，雖然數據傳輸速率較低，但絕大多數中高檔單片機都提供有SPI總線，同時由于其易于用軟件方法來模擬。因此，本設計采用SPI總線模式。
SPI總線技術是MOTOROIA公司推出的一種同步串行總線接口，是目前單片機應用系統中最常用的幾種串行擴展接口之一。 SPI總線主要通過三根線進行數據傳輸，包括同步時鐘線SCK、主機輸入／從機輸出數據線MISO、主機輸出／從機輸人數據線MOSI。另外，它還有一條低電平有效的從機片選線CS，片選信號以及同步時鐘脈沖由主機提供。SPI總線模式的數據是以字節為單位進行傳輸的，主機與SD卡的各種通信都由主機控制。