原创 元器件知识之单片机对SD卡的驱动方法及程序2

2011-7-6 08:22 1655 7 8 分类: 工程师职场


写命令的例程:
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
  
SD卡中写入命令,并返回回应的第二个字节
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
unsigned char Write_Command_SD(unsigned char *CMD)
{
   unsigned char tmp;
   unsigned char retry=0;
   unsigned char i;
   //
禁止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;
   //
SD卡发送6字节命令
   for (i=0;i<0x06;i++)
   {
      Write_Byte_SD(*CMD++);
   }
   
   //
获得16位的回应
   Read_Byte_SD(); //read the first byte,ignore it.
   do
   {  //
读取后8
      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,只有进行了正确的初始化,才能进行后面的各项操作。在初始化过程中,SPI的时钟不能太快,否则会造初始化失败。在初始化成功后,应尽量提高SPI的速率。在刚开始要先发送至少74个时钟信号,这是必须的。在很多读者的实验中,很多是因为疏忽了这一点,而使初始化不成功。随后就是写入两个命令CMD0CMD1,使SD卡进入SPI模式
           
初始化时序图:
  

           
初始化例程:
//--------------------------------------------------------------------------
   
初始化SD卡到SPI模式
//--------------------------------------------------------------------------
unsigned char SD_Init()
{  
   unsigned char retry,temp;
   unsigned char i;
   unsigned char CMD[] = {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
   }

   //
SD卡发送CMD0
   retry=0;
   do
   { //
为了能够成功写入CMD0,在这里写200
     temp=Write_Command_SD(CMD);
     retry++;
     if(retry==200)
     { //
超过200
       return(INIT_CMD0_ERROR);//CMD0 Error!
     }
   }
   while(temp!=1);  //
回应01h,停止写入
   
   //
发送CMD1SD
   CMD[0] = 0x41; //CMD1
   CMD[5] = 0xFF;
   retry=0;
   do
   { //
为了能成功写入CMD1,100
     temp=Write_Command_SD(CMD);
     retry++;
     if(retry==100)
     { //
超过100
       return(INIT_CMD1_ERROR);//CMD1 Error!
     }
   }
   while(temp!=0);//
回应00h停止写入
   
   Init_Flag=0; //
初始化完毕,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。每一个卡都有唯一的标识码。
CID
寄存器长度为128位。它的寄存器结构如下:

名称

数据宽度

CID划分

生产标识号

MID

8

[127:120]

OEM/应用标识

OID

16

[119:104]

产品名称

PNM

40

[103:64]

产品版本

PRV

8

[63:56]

产品序列号

PSN

32

[55:24]

保留

4

[23:20]

生产日期

MDT

12

[19:8]

CRC7校验合

CRC

7

[7:1]

未使用,始终为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   成功返回0
//-------------------------------------------------------------------------------------
unsigned char Read_CID_SD(unsigned char *Buffer)
{
   //
读取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
读取CSD
CSDCard-Specific Data)寄存器提供了读写SD卡的一些信息。其中的一些单元可以由用户重新编程。具体的CSD结构如下:

名称

数据宽度

单元类型

CSD划分

CSD结构

CSD_STRUCTURE

2

R

[127:126]

保留

-

6

R

[125:120]

数据读取时间1

TAAC

8

R

[119:112]

数据在CLK周期内读取时间2NSAC*100

NSAC

8

R

[111:104]

最大数据传输率

TRAN_SPEED

8

R

[103:96]

卡命令集合

CCC

12

R

[95:84]

最大读取数据块长

READ_BL_LEN

4

R

[83:80]

允许读的部分块

READ_BL_PARTIAL

1

R

[79:79]

非线写块

WRITE_BLK_MISALIGN

1

R

[78:78]

非线读块

READ_BLK_MISALIGN

1

R

[77:77]

DSR条件

DSR_IMP

1

R

[76:76]

保留

-

2

R

[75:74]

设备容量

C_SIZE

12

R

[73:62]

最大读取电流@VDD min

VDD_R_CURR_MIN

3

R

[61:59]

最大读取电流@VDD max

VDD_R_CURR_MAX

3

R

[58:56]

最大写电流@VDD min

VDD_W_CURR_MIN

3

R

[55:53]

最大写电流@VDD max

VDD_W_CURR_MAX

3

R

[52:50]

设备容量乘子

C_SIZE_MULT

3

R

[49:47]

擦除单块使能

ERASE_BLK_EN

1

R

[46:46]

擦除扇区大小

SECTOR_SIZE

7

R

[45:39]

写保护群大小

WP_GRP_SIZE

7

R

[38:32]

写保护群使能

WP_GRP_ENABLE

1

R

[31:31]

保留

-

2

R

[30:29]

写速度因子

R2W_FACTOR

3

R

[28:26]

最大写数据块长度

WRITE_BL_LEN

4

R

[25:22]

允许写的部分部

WRITE_BL_PARTIAL

1

R

[21:21]

保留

-

5

R

[20:16]

文件系统群

FILE_OFRMAT_GRP

1

R/W

[15:15]

拷贝标志

COPY

1

R/W

[14:14]

永久写保护

PERM_WRITE_PROTECT

1

R/W

[13:13]

暂时写保护

TMP_WRITE_PROTECT

1

R/W

[12:12]

文件系统

FIL_FORMAT

2

R/W

[11:10]

保留

-

2

R/W

[9:8]

CRC

CRC

7

R/W

[7:1]

未用,始终为1

-

1

[0:0]


           
读取CSD 的时序:
  
           
相应的程序例程如下:
//-----------------------------------------------------------------------------------------
   
SD卡的CSD寄存器   16字节    返回0说明读取成功
//-----------------------------------------------------------------------------------------
unsigned char Read_CSD_SD(unsigned char *Buffer)
{
   //
读取CSD寄存器的命令
   unsigned char CMD[] = {0x49,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF};
   unsigned char temp;
   temp=SD_Read_Block(CMD,Buffer,16); //read 16 bytes
   return(temp);
}

4
读取SD卡信息
综合上面对CIDCSD寄存器的读取,可以知道很多关于SD卡的信息,以下程序可以获取这些信息。如下:
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
//
返回
//  SD
卡的容量,单位为M
//  sector count and multiplier MB are in
u08 == C_SIZE / (2^(9-C_SIZE_MULT))
//  SD
卡的名称
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
void SD_get_volume_info()
{   
    unsigned char i;
    unsigned char c_temp[5];
    VOLUME_INFO_TYPE SD_volume_Info,*vinf;
    vinf=&SD_volume_Info; //Init the pointoer;
/
读取CSD寄存器
    Read_CSD_SD(sectorBuffer.dat);
//
获取总扇区数
vinf->sector_count = sectorBuffer.dat[6] & 0x03;
vinf->sector_count <<= 8;
vinf->sector_count += sectorBuffer.dat[7];
vinf->sector_count <<= 2;
vinf->sector_count += (sectorBuffer.dat[8] & 0xc0) >> 6;
//
获取multiplier
vinf->sector_multiply = sectorBuffer.dat[9] & 0x03;
vinf->sector_multiply <<= 1;
vinf->sector_multiply += (sectorBuffer.dat[10] & 0x80) >> 7;
//
获取SD卡的容量
vinf->size_MB = vinf->sector_count >> (9-vinf->sector_multiply);
// get the name of the card
Read_CID_SD(sectorBuffer.dat);
vinf->name[0] = sectorBuffer.dat[3];
vinf->name[1] = sectorBuffer.dat[4];
vinf->name[2] = sectorBuffer.dat[5];
vinf->name[3] = sectorBuffer.dat[6];
vinf->name[4] = sectorBuffer.dat[7];
vinf->name[5] = 0x00; //end flag
}
         
以上程序将信息装载到一个结构体中,这个结构体的定义如下:
typedef struct SD_VOLUME_INFO
{ //SD/SD Card info
  unsigned int  size_MB;
  unsigned char sector_multiply;
  unsigned int  sector_count;
  unsigned char name[6];
} VOLUME_INFO_TYPE;

5
扇区读
扇区读是对SD卡驱动的目的之一。SD卡的每一个扇区中有512个字节,一次扇区读操作将把某一个扇区内的512个字节全部读出。过程很简单,先写入命令,在得到相应的回应后,开始数据读取。
扇区读的时序:

      
扇区读的程序例程:
unsigned char SD_Read_Sector(unsigned long sector,unsigned char *buffer)
{  
   unsigned char retry;
   //
命令16
   unsigned char CMD[] = {0x51,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF};
   unsigned char temp;
   
   //
地址变换   由逻辑块地址转为字节地址
   sector = sector << 9; //sector = sector * 512
   CMD[1] = ((sector & 0xFF000000) >>24 );
   CMD[2] = ((sector & 0x00FF0000) >>16 );
   CMD[3] = ((sector & 0x0000FF00) >>8 );
   //
将命令16写入SD
   retry=0;
   do
   {  //
为了保证写入命令  一共写100
      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_data(512,buffer) ;  //512
字节被读出到buffer
return 0;
}
其中SD_get_data函数如下:
//----------------------------------------------------------------------------
   
获取数据到buffer
//----------------------------------------------------------------------------
void SD_get_data(unsigned int Bytes,unsigned char *buffer)
{
   unsigned int j;
   for (j=0;j<Bytes;j++)
      *buffer++ = Read_Byte_SD();
}

6
扇区写
扇区写是SD卡驱动的另一目的。每次扇区写操作将向SD卡的某个扇区中写入512个字节。过程与扇区读相似,只是数据的方向相反与写入命令不同而已。
   
扇区写的时序:

扇区写的程序例程:
//--------------------------------------------------------------------------------------------
   
512个字节到SD卡的某一个扇区中去   返回0说明写入成功
//--------------------------------------------------------------------------------------------
unsigned char SD_write_sector(unsigned long addr,unsigned char *Buffer)
{  
   unsigned char tmp,retry;
   unsigned int i;
   //
命令24
   unsigned char CMD[] = {0x58,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF};
   addr = addr << 9; //addr = addr * 512

   CMD[1] = ((addr & 0xFF000000) >>24 );
   CMD[2] = ((addr & 0x00FF0000) >>16 );
   CMD[3] = ((addr & 0x0000FF00) >>8 );
   //
写命令24SD卡中去
   retry=0;
   do
   {  //
为了可靠写入,写100
      tmp=Write_Command_SD(CMD);
      retry++;
      if(retry==100)
      {
        return(tmp); //send commamd Error!
      }
   }
   while(tmp!=0);
   
   //
在写之前先产生100个时钟信号
   for (i=0;i<100;i++)
   {
      Read_Byte_SD();
   }

   //
写入开始字节
   Write_Byte_MMC(0xFE);

   //
现在可以写入512个字节
   for (i=0;i<512;i++)
   {
      Write_Byte_MMC(*Buffer++);
   }
   //CRC-Byte
   Write_Byte_MMC(0xFF); //Dummy CRC
   Write_Byte_MMC(0xFF); //CRC Code
   
   
   tmp=Read_Byte_MMC();   // read response
   if((tmp & 0x1F)!=0x05) //
写入的512个字节是未被接受
   {
     SPI_CS=1;
     return(WRITE_BLOCK_ERROR); //Error!
   }
   //
等到SD卡不忙为止
//
因为数据被接受后,SD卡在向储存阵列中编程数据
   while (Read_Byte_MMC()!=0xff){};

   //
禁止SD
   SPI_CS=1;
   return(0);//
写入成功
}
此上内容在笔者的实验中都已调试通过。单片机采用STC89LE单片机(SD卡的初始化电压为2.0V~3.6V,操作电压为3.1V~3.5V,因此不能用5V单片机,或进行分压处理),工作于22.1184M的时钟下,由于所采用的单片机中没硬件SPI,采用软件模拟SPI,因此读写速率都较慢。如果要半SD卡应用于音频、视频等要求高速场合,则需要选用有硬件SPI的控制器,或使用SD模式,当然这就需要各位读者对SD模式加以研究,有了SPI模式的基础,SD模式应该不是什么难事

 

文章评论1条评论)

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egaiai.1989_868445655 2011-7-6 08:24

不知道为什么,word文档中的图片都没办法传上去,如有需要的朋友,我可以提供PDF文档,里面的图就不会掉啦……
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