SD卡接口设计[附硬件电路和程序]VIP免费

SD 卡接口设计[附硬件电路和程序]1 SD 卡标准SD 卡标准是 SD 卡协会针对可移动存储设备设计专利并授权的一种标准，主要用于制定卡的外形尺寸、电气接口和通信协议。1．1 SD 卡引脚功能SD 卡的外形如图1所示，引脚功能如表1所列。SD 卡的引脚具有双重功能，既可工作在 SD 模式，也可工作在 SPI模式。不同的模式下，引脚的功能不同。SD 模式多用于对 SD 卡读写速度要求较高的场合，SPI模式则是以牺牲读写速度换取更好的硬件接口兼容性。由于 SPI协议是目前广泛流行的通信协议， 大多数高性能单片机都配备了 SPI硬件接口，硬件连接相对简单，因此，在对 SD 卡读写速度要求不高的情况下，采用 SPI模式无疑是一个不错的选择。1．2 SPI 模式SPI模式是一种简单的命令响应协议，主控制器发出命令后，SD卡针对不 S 同的命令返回对应的响应。SD卡的命令列表都是以 CMD和 ACMD开头，分别指通用命令和专用命令，后面接命令的编号。例如，CMD17就是一个通用命令，用来读单块数据。在 SPI模式中，命令都是以如下的6字节形式发送的：每帧命令都以“01”开头，然后是6位命令号和4字节的参数（高位在前，低位在后），最后是7位 CRC校验和1位停止位“1”。SD卡的每条命令都会返回对应的响应类型。在 SPI 模式下，共有3种响应类型：R1、R2和 R3，分别占1、2和3个字节。这里仅列出了 R1响应的格 式，如表2所列。当出现表中所描述的状态时，相应的位置1。R2和 R3的第1个字节格式与 R1完全一样，详细内容请参考SD卡标准。2 硬件设计本设计选用 Freescale公司的32位低功耗微控制器 MCF51QE128，采用 SPI模式实现与SD卡的接口。由于 MCF51QE128是一款低功耗的微控制器，工作电压的典型值为3．6V，与 SD卡的工作电压兼容，因而可以直接与 SD卡连接，无需电平转换电路。这里选用的是 MCF51QE128的第2个 SPI口，硬件连接如图2所示。3 软件实现软件部分主要实现 MCF51QE128的初始化、底层 SPI通信，以及 SD卡的通用写命令、初始化和单块数据的读写等功能。3．1 MCF51QE128的初始化在与 SD卡通信之前，首先需要配置 MCF51QE128，并初始化 SPI端口。代码如下：3．2 底层 SPI 通信底层的 SPI 通信是实现最终读写的关键。由于 MCF51QE128自带 SPI 硬件接口，因此只需要读写 SPI数据寄存器的值。这里自定了 byte、word和 dword三种数据类型，分别对应于8位、16位和32位数据。代码如下：3．3 SD 卡的通用写命令由...