51單片機實現對SD卡的讀寫
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（1）SD卡的引腳定義：
SD卡引腳功能詳述：
引腳 編號 | SD模式 | SPI模式 | ||||
名稱 | 類型 | 描述 | 名稱 | 類型 | 描述 | |
1 | CD/DAT3 | IO或PP | 卡檢測/ 數據線3 | #CS | I | 片選 |
2 | CMD | PP | 命令/ 回應 | DI | I | 數據輸入 |
3 | VSS1 | S | 電源地 | VSS | S | 電源地 |
4 | VDD | S | 電源 | VDD | S | 電源 |
5 | CLK | I | 時鐘 | SCLK | I | 時鐘 |
6 | VSS2 | S | 電源地 | VSS2 | S | 電源地 |
7 | DAT0 | IO或PP | 數據線0 | DO | O或PP | 數據輸出 |
8 | DAT1 | IO或PP | 數據線1 | RSV | ||
9 | DAT2 | IO或PP | 數據線2 | RSV | ||
注：S：電源供給 I：輸入 O：采用推拉驅動的輸出
PP：采用推拉驅動的輸入輸出
SD卡SPI模式下與單片機的連接圖：
SD卡支持兩種總線方式：SD方式與SPI方式。其中SD方式采用6線制，使用CLK、CMD、DAT0~DAT3進行數據通信。而SPI方式采用4線 制，使用CS、CLK、DataIn、DataOut進行數據通信。SD方式時的數據傳輸速度與SPI方式要快，采用單片機對SD卡進行讀寫時一般都采用 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。這里只對其SPI方式進行介紹。
（2）SPI方式驅動SD卡的方法
SD卡的SPI通信接口使其可以通過SPI通道進行數據讀寫。從應用的角度來看，采用SPI接口的好處在于，很多單片機內部自帶SPI控制器，不光給開發 上帶來方便，同時也見降低了開發成本。然而，它也有不好的地方，如失去了SD卡的性能優勢，要解決這一問題，就要用SD方式，因為它提供更大的總線數據帶 寬。SPI接口的選用是在上電初始時向其寫入第一個命令時進行的。以下介紹SD卡的驅動方法，只實現簡單的扇區讀寫。
1）命令與數據傳輸
1.命令傳輸
SD卡自身有完備的命令系統，以實現各項操作。命令格式如下：
命令的傳輸過程采用發送應答機制，過程如下：
每一個命令都有自己命令應答格式。在SPI模式中定義了三種應答格式，如下表所示：
字節 | 位 | 含義 |
1 | 7 | 開始位，始終為0 |
6 | 參數錯誤 | |
5 | 地址錯誤 | |
4 | 擦除序列錯誤 | |
3 | CRC錯誤 | |
2 | 非法命令 | |
1 | 擦除復位 | |
0 | 閑置狀態 |
字節 | 位 | 含義 |
1 | 7 | 開始位，始終為0 |
6 | 參數錯誤 | |
5 | 地址錯誤 | |
4 | 擦除序列錯誤 | |
3 | CRC錯誤 | |
2 | 非法命令 | |
1 | 擦除復位 | |
0 | 閑置狀態 | |
2 | 7 | 溢出，CSD覆蓋 |
6 | 擦除參數 | |
5 | 寫保護非法 | |
4 | 卡ECC失敗 | |
3 | 卡控制器錯誤 | |
2 | 未知錯誤 | |
1 | 寫保護擦除跳過，鎖／解鎖失敗 | |
0 | 鎖卡 |
字節 | 位 | 含義 |
1 | 7 | 開始位，始終為0 |
6 | 參數錯誤 | |
5 | 地址錯誤 | |
4 | 擦除序列錯誤 | |
3 | CRC錯誤 | |
2 | 非法命令 | |
1 | 擦除復位 | |
0 | 閑置狀態 | |
2～5 | 全部 | 操作條件寄存器，高位在前 |
寫命令的例程：
- //-----------------------------------------------------------------------------------------------
- 向SD卡中寫入命令，并返回回應的第二個字節
- //-----------------------------------------------------------------------------------------------
- unsignedcharWrite_Command_SD(unsignedchar*CMD)
- {
- unsignedchartmp;
- unsignedcharretry=0;
- unsignedchari;
- //禁止SD卡片選
- SPI_CS=1;
- //發送8個時鐘信號
- Write_Byte_SD(0xFF);
- //使能SD卡片選
- SPI_CS=0;
- //向SD卡發送6字節命令
- for(i=0;i<0x06;i++)
- {
- Write_Byte_SD(*CMD++);
- }
- //獲得16位的回應
- Read_Byte_SD();//readthefirstbyte,ignoreit.
- do
- {//讀取后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，只有進行了正確的初始化，才能進行后面的各項操作。在初始化過程中，SPI的時鐘不能太快，否則會造初始化失敗。在初始化成 功后，應盡量提高SPI的速率。在剛開始要先發送至少74個時鐘信號，這是必須的。在很多讀者的實驗中，很多是因為疏忽了這一點，而使初始化不成功。隨后 就是寫入兩個命令CMD0與CMD1，使SD卡進入SPI模式
初始化時序圖：
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();//初始化驅動端口
- Init_Flag=1;//將初始化標志置1
- for(i=0;i<0x0f;i++)
- {
- Write_Byte_SD(0xff);//發送至少74個時鐘信號
- }
- //向SD卡發送CMD0
- retry=0;
- do
- {//為了能夠成功寫入CMD0,在這里寫200次
- temp=Write_Command_SD(CMD);
- retry++;
- if(retry==200)
- {//超過200次
- return(INIT_CMD0_ERROR);//CMD0Error!
- }
- }
- while(temp!=1);//回應01h，停止寫入
- //發送CMD1到SD卡
- CMD[0]=0x41;//CMD1
- CMD[5]=0xFF;
- retry=0;
- do
- {//為了能成功寫入CMD1,寫100次
- temp=Write_Command_SD(CMD);
- retry++;
- if(retry==100)
- {//超過100次
- return(INIT_CMD1_ERROR);//CMD1Error!
- }
- }
- while(temp!=0);//回應00h停止寫入
- Init_Flag=0;//初始化完畢，初始化標志清零
- SPI_CS=1;//片選無效
- return(0);//初始化成功
- }
3）讀取CID
CID寄存器存儲了SD卡的標識碼。每一個卡都有唯一的標識碼。
CID寄存器長度為128位。它的寄存器結構如下：
名稱 | 域 | 數據寬度 | CID劃分 |
生產標識號 | MID | 8 | [127:120] |
OEM/應用標識 | OID | 16 | [119:104] |
產品名稱 | PNM | 40 | [103:64] |
產品版本 | PRV | 8 | [63:56] |
產品序列號 | PSN | 32 | [55:24] |
保留 | － | 4 | [23:20] |
生產日期 | MDT | 12 | [19:8] |
CRC7校驗合 | CRC | 7 | [7:1] |
未使用，始終為1 | － | 1 | [0:0] |
它的讀取時序如下：
與此時序相對應的程序如下：
- //------------------------------------------------------------------------------------
- 讀取SD卡的CID寄存器16字節成功返回0
- //-------------------------------------------------------------------------------------
- unsignedcharRead_CID_SD(unsignedchar*Buffer)
- {
- //讀取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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