写命令的例程:
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
向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;
//向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CMD0与CMD1,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
}
//向SD卡发送CMD0
retry=0;
do
{ //为了能够成功写入CMD0,在这里写200次
temp=Write_Command_SD(CMD);
retry++;
if(retry==200)
{ //超过200次
return(INIT_CMD0_ERROR);//CMD0 Error!
}
}
while(temp!=1); //回应01h,停止写入
//发送CMD1到SD卡
CMD[0] = 0x41; //CMD1
CMD[5] = 0xFF;
retry=0;
do
{ //为了能成功写入CMD1,写100次
temp=Write_Command_SD(CMD);
retry++;
if(retry==100)
{ //超过100次
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
|
域
|
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 CSD(Card-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
|
域
|
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2(NSAC*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:
//-----------------------------------------------------------------------------------------
读SD卡的CSD寄存器 共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CID与CSD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卡
retry=0;
do
{ //为了保证写入命令 一共写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_data(512,buffer) ; //512字节被读出到buffer中
return 0;
} 其中SD_get_data函数如下:
//----------------------------------------------------------------------------
获取数据到buffer中
//----------------------------------------------------------------------------
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:
//--------------------------------------------------------------------------------------------
写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24到SD卡中去
retry=0;
do
{ //为了可靠写入,写100次
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卡
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
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egaiai.1989_868445655 2011-7-6 08:24