51單片機實現(xiàn)對SD卡地讀寫

1、實用文檔51單片機實現(xiàn)對SD卡的讀寫SD卡在現(xiàn)在的日常生活與工作中使用非常廣泛，時下已經成為最為通用的數據存儲卡。在 諸如MP3數碼相機等設備上也都采用 SD卡作為其存儲設備。SD卡之所以得到如此廣泛的使 用，是因為它價格低廉、存儲容量大、使用方便、通用性與安全性強等優(yōu)點。既然它有著這么 多優(yōu)點，那么如果將它加入到單片機應 用開發(fā)系統(tǒng)中來，將使系統(tǒng)變得更加出色。這就要求 對SD#的硬件與讀寫時序進行研究。對于SD#的硬件結構，在官方的文檔上有很詳細的介紹， 如SD卡內的存儲器結構、存儲單元組織方式等內容。要實現(xiàn)對它的讀寫，最核心的是它的時 序，筆者在經過了實際的測試后，使用 51單片機成功實現(xiàn)

2、了對SD卡的扇區(qū)讀寫， 并對其讀 寫速度進行了評估。下面先來講解 SD卡的讀寫時序。(1) SD卡的引腳定義：限摞，SD Memory *PCardSD卡引腳功能詳述:11引腳編號SD模式SPI模式名稱描述名稱描述1CS/DAT3IO 或 PP卡檢測/數據線3#CSI片選2CMDpp命令/回應DII數據輸入3VSS1S電源地VSSS電源地4VDdS電源VDDS電源5CLKI時鐘SCLKI時鐘6VSS2S電源地VSS2S電源地7DAT0IO 或 PP數據線0DO?；騊P數據輸出DAT1IO 或 PP數據線1RSV9rDAT2IO 或 PP數據線2RSV注：S:電源供給 I :輸入O:采用推拉驅動

3、的輸出 PP:采用推拉驅動的輸入輸出文案大全實用文檔SD卡SPI模式下與單片機的連接圖: 口. L單片機3CK開蛇位始舞為命令內容他迎力姓碼穌位蛇終為1cuat*VS91cuesvsssWtwSD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 DAT0DAT3行數據通信。而 SPI方式采用4線制，使用CS CLK Dataln、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卡工彳于SD方式或SPI方式。這里只 對其SPI方式進行介紹。(2) SPI

4、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(fā)上帶來方便，同時也見 降低了開發(fā)成本。然而，它也有不好的地方，如失去了SD卡的性能優(yōu)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(xiàn)簡單的扇區(qū)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(tǒng)，以實現(xiàn)各項操作。命令格式如下：U 1 CONTENTCRC 1總長度為明個位，即白個字節(jié)命令的傳輸過程采用發(fā)

5、送應答機制，過程如下:文案大全實用文檔i cmigponx由1B.ifnOv*-10匕眄T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(jié)位含義17:開始位，始終為06 z參數錯誤5 J地址錯誤4:察除序列錯誤3(CRC昔誤2 二上法命令14察除復位0 1對置狀態(tài)了節(jié)位含義17開始位，始終為06參數錯誤5地址錯誤4擦除序列錯誤3CRC昔誤2非法命令1擦除復位0對置狀態(tài)27溢出，CSD®蓋6擦除參數5寫保護非法4卡ECCfe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鎖卡文案大全實用文檔字節(jié)位含義17開始位，始終為06參數錯誤5地址錯誤4

6、擦除序列錯誤一3CRC昔誤2非法命令1擦除復位0閑置狀態(tài)25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(jié)unsigne d char/Write_Command_SDUnsigne d char *CMD)unsignedchartmp;unsignedcharretry=0;unsignedchari;/禁止SD卡片選SPI_CS=1;/發(fā)送8個時鐘信號Write_Byte_SD(0xFF);/使能SD卡片選SPI_CS=0;/向SD卡發(fā)送6字節(jié)命令for (i=0;i<0x06;i+)Write_Byte_SD(*CMD+);/獲彳導16位的

7、回應it.Read_Byte_SD(); /read the first byte,ignore do /讀取后8位文案大全實用文檔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(fā)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

8、。隨后就是寫入兩個命令 CMD0f CMD 1使$嚇進入SP 模式elk(CMD) IN初始化時序圖:® M 8 irriAxi 8Ncr ' 4uCQh刖cs(CMOHM(DATAJOUT初始化例程:/初始化SD卡到SPI模式/文案大全實用文檔unsigned char SD_Init() unsignedcharretry,temp;unsignedchari;unsignedcharCMD口 =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&l

9、t;0x0f;i+)Write_Byte_SD(0xff); /發(fā)送至少74個時鐘信號/向SD卡發(fā)送CMD0 retry=0;do /為了能夠成功寫入CMDC這里寫200次 temp=Write_Command_SD(CMD);retry+;if (retry=200) /超過200次return (INIT_CMD0_ERROR/CMD0 Error! while (temp!=1);/ 回應 01h,停止寫入/發(fā)送CMD倒SD卡CMD0 = 0x41; /CMD1CMD5 = 0xFF;retry=0;do /為了能成功寫入CMD1寫100次 temp=Write_Command_SD(C

10、MD); retry+;if (retry=100) 超過100次return (INIT_CMD1_ERROR/CMD1 Error! while (temp!=0); / 回應 00h 停止寫入文案大全實用文檔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CIDCID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MID8127:120OEM應用標識OID16119:104產品名稱PNM40103:64產品版本PRV863

11、:56產品序列號PSN3255:24保留一423:20生產日期MDT1219:8CRC菽驗合CRC77:1未使用，始終為1一10:0它的讀取時序如下:工出DATA) OUT與此時序相對應的程序如下:/讀取SD卡的CID寄存器16字節(jié)成功返回0char ReadCIDchar *文案大全實用文檔/讀取CID寄存器的命令unsigned char CMD = 0x4A,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF;unsigned char temp;temp=SD_Read_Block(CMD,Buffer,16); /read 16 bytes return (temp);4)讀取CSDC

12、SD(Card-Specific Data)寄存器提供了讀寫SD卡的一些信息。其中的一些單元可以由用戶 重新編程。具體的CSM構如下：名稱域數據 寬度單元CSC® 分CS陰構CSD_STRUCTURE2R127:126保留-6R125:120數據讀取時間1TAAC8R119:112數據在CLK周期內 讀取時間2(NSAC*100NSAC8R111:104最大數據傳輸率TRAN_SPEED8R103:96卡命令集合CCC12R95:84最大讀取數據塊長READ_BL_LEN4R83:80允許讀的部分塊READ_BL_PARTIAL1R79:79非線寫塊WRITE_BLK_MISALIG

13、N1R78:78非線讀塊READ_BLK_MISALIGN1R77:77DS舔件DSR_IMP1R76:76保留-2R75:74設備容量C_SIZE12R73:62最大讀取電流VminVDD_R_CURR_MIN3R61:59最大讀取電流VDmaxVDD_R_CURR_MAX3R58:56最大寫電流VDmin 'VDD W CURR MIN3R55:53最大寫電流VmaxVDD W CURR MAX3R52:50文案大全實用文檔設備容量乘子C_SIZE_MULT3R49:47擦除單塊使能ERASE_BLK_EN1R46:46擦除扇區(qū)大小SECTOR_SIZE7R45:39寫保護群大小W

14、P_GRP_SIZE7R38:32寫保護群使能WP_GRP_ENABLE1R31:31保留-2R30:29寫速度因子R2W_FACTOR3R28:26最大寫數據塊長度WRITE_BL_LEN4R25:22允許寫的部分部WRITE_BL_PARTIAL1R21:21保留-5R20:16文件系統(tǒng)群FILE_OFRMAT_GRP1R/W15:15拷貝標志COPY1R/W14:14永久寫保護PERM_WRITE_PROTECT1R/W13:13暫時寫保護TMP_WRITE_PROTECT1R/W12:12文件系統(tǒng)FIL_FORMAT2R/W11:10保留-2R/W9:8CRCCRC7R/W7:1未用，

15、始終為1-10:0讀取CSD的時序:PF®(CMDi IN-(CATAj OUT4&n，:皿 rFFh.”二用K 口 8始豆00) aA相應的程序例程如下:/c*wCWww l已一比讀SD卡的CSDW存器共16字節(jié)返回0說明讀取成功/unsigned char Read_CSD_SDQsigned char *Buffer)文案大全實用文檔/讀取CSDW存器的命令unsigned char CMD口 = 0x49,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF;unsigned char temp;temp=SD_Read_Block(CMD,Buffer,16); /re

16、ad 16 bytes return (temp);4) 讀取SD卡信息綜合上面對CID與CSDW存器的讀取，可以知道很多關于 SD卡的信息, 些信息。如下：以下程序可以獲取這/返回/SD卡的容量，單位為M/sector count andmultiplierMB are in/u08= C_SIZE / (2A(9-C_SIZE_MULT)/SD卡的名稱/void SD_get_volume_info() unsigned char i;unsigned char c_temp5;VOLUME_INFO_TYPED_volume_Info,*vinf;vinf=&SD_volume_

17、Info; /Init the pointoer;/讀取CSDU存器Read_CSD_SD(sectorBuffer.dat);/獲取總扇區(qū)數vinf->sector_count vinf->sector_count vinf->sector_count vinf->sector_count vinf->sector_count / 獲取 multiplier vinf->sector_multiply vinf->sector_multiply vinf->sector_multiply=sectorBuffer.dat6< <=8

18、;+= sectorBuffer.dat7;< <=2;+= (sectorBuffer.dat8=sectorBuffer.dat9< <=1;+= (sectorBuffer.dat10& 0x03;& 0xc0) >>& 0x03;& 0x80)6;>> 7;文案大全實用文檔/獲取SD卡的容量vinf->sizeMBvinf->sector_count >> (9-vinf->sector_multiply);/ get the name of the card Read_CID

19、_SD(sectorBuffer.dat);vinf->name0 vinf->name1 vinf->name2 vinf->name3vinf->name4 vinf->name5sectorBuffer.dat3;sectorBuffer.dat4;sectorBuffer.dat5;sectorBuffer.dat6;sectorBuffer.dat7;0x00; /end flagtypedef struct以上程序將信息裝載到一個結構體中，這個結構體的定義如下:SDVOLUMEINFO/SD/SD Cardinfounsigned unsigne

20、d unsigned unsignedintcharintcharsize_MB;sector_multiply;sector_count;name6;VOLUME_INFO_TYPE;5)扇區(qū)讀扇區(qū)讀是對SD卡驅動的目的之一。SD卡的每一個扇區(qū)中有512個字節(jié)，一次扇區(qū)讀操作將把 某一個扇區(qū)內的512個字節(jié)全部讀出。過程很簡單，先寫入命令，在得到相應的回應后，開始 數據讀取。扇區(qū)讀的時序：(CND) IN* ff Byt«3 3»T by CMD16 rDefault 512)扇區(qū)讀的程序例程:文案大全實用文檔char*buffer)unsigned char SD_Re

21、ad_Sector(unsigned long sector, unsigned unsignedcharretry;0x51,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF;/命令16unsignedcharCMD口unsignedchartemp;/地址變換由邏輯塊地址轉為字節(jié)地址sector =: sector<<9; /sector=sector* 512CMD1=二(sector&0xFF000000)>>24 );CMD2=二(sector&0x00FF0000)>>16 );CMD3=二(sector&0x0000FF

22、00)>>8 );/將命令16寫入SD卡retry=0;do/為了保證寫入命令一共寫100次temp=Write_Command_MMC(CMD);retry+;if (retry=100) return (READ_BLOCK_ERROR/block write Error! while (temp!=0);/Read Start Byte form MMC/SD-Card (FEh/Start Byte)/Now data is ready,you can read it out.while (Read_Byte_MMC() != 0xfe);readPos=0;SD_get_

23、data(512,buffer) ;/512 字節(jié)被讀出到 buffer 中return 0;其中SD_get_data函數如下：/獲取數據到buffer中/文案大全實用文檔void SD_get_data( unsigned int Bytes, unsigned char *buffer) unsigned int j;for (j=0;j<="" span=""style="word-wrap: break-word;”> *buffer+ = Read_Byte_SD();6) 扇區(qū)寫512個字節(jié)。過扇區(qū)寫是SD卡驅動的另一

24、目的。每次扇區(qū)寫操作將向SD卡的某個扇區(qū)中寫入 程與扇區(qū)讀相似，只是數據的方向相反與寫入命令不同而已。扇區(qū)寫的時序:扇區(qū)寫的程序例程:/寫512個字節(jié)到SD卡的某一個扇區(qū)中去返回0說明寫入成功/unsigned char SD_write_sector( unsigned long addr, unsigned charunsigned char tmp,retry;unsigned int i;/命令24*Buffer)文案大全unsignedchar CMD口=0x58,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF;addr =addr <<9;/addr =addr * 512CMD1:=(addr&0xFF000000)>>24 );CMD2:=(addr&0x00FF0000)>>16 );CMD3:=(addr&0x0000FF00)>>8 );實用文檔/寫命