對SD卡的驅動主要有初始化、讀、寫、擦除等。
1、 初始化 步驟:
(1) 延時至少74clock
(2) 發送CMD0,需要返回0x01,進入Idle狀態
(3) 循環發送CMD55+ACMD41,直到返回0x00,進入Ready狀態。
如果是MMC,此步應發送CMD1。
2、 讀 步驟:
(1) 發送CMD17(單塊)或CMD18(多塊)讀命令,返回0x00
(2) 接收數據開始令牌0xfe(或0xfc) + 正式數據512Bytes + CRC 校驗2Bytes
默認正式傳輸的數據長度是512Bytes,可用CMD16設置。
3、 寫 步驟:
(1) 發送CMD24(單塊)或CMD25(多塊)寫命令,返回0x00
(2) 發送數據開始令牌0xfe(或0xfc) + 正式數據512Bytes + CRC校驗2Bytes
4、 擦除 步驟:
(1) 發送CMD32,跟一個參數來指定首個要擦出的扇區號(SD手冊上說是塊號)
(2) 發送CMD33,,指定最後的扇區號
(3) 發送CMD38,擦除指定區間的扇區
此3步順序不能顛倒。
還要注意發送CMD命令時,後面要跟一個字節的CRC校驗數據,總之要保證每次發送的數據包長度符合協議要求,命令、數據符合時序要求。
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SD卡在現在的日常生活與工作中使用非常廣泛,時下已經成爲最爲通用的數據存儲卡。在諸如MP3、數碼相機等設備上也都採用SD卡作爲其存儲設備。SD卡之所以得到如此廣泛的使用,是因爲它價格低廉、存儲容量大、使用方便、通用性與安全性強等優點。既然它有着這麼多優點,那麼如果將它加入到單片機應用開發系統中來,將使系統變得更加出色。這就要求對SD卡的硬件與讀寫時序進行研究。對於SD卡的硬件結構,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後,使用51單片機成功實現了對SD卡的扇區讀寫,並對其讀寫速度進行了評估。下面先來講解SD卡的讀寫時序。
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方式採用6線制,使用CLK、CMD、DAT0~DAT3進行數據通信。而SPI方式採用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,採用單片機對SD卡進行讀寫時一般都採用SPI模式。採用不同的初始化方式可以使SD卡工作於SD方式或SPI方式。這裏只對其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,採用SPI接口的好處在於,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,因爲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
SD卡自身有完備的命令系統,以實現各項操作。
寫命令的例程:
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向SD卡中寫入命令,並返回迴應的第二個字節
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unsigned char Write_Command_SD(unsigned char *CMD)
{
unsigned char tmp;
unsigned char retry=0;
unsigned char i;
//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位的迴應
Read_Byte_SD(); //read the first byte,ignore it.
do
{ //讀取後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,才能進行後面的各項操作。在初始化過程中,SPI的時鐘不能太快,否則會造初始化失敗。在初始化成功後,應儘量提高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,很多是因爲疏忽了這一點,而使初始化不成功。隨後就是寫入兩個命令CMD0與CMD1,使SD卡進入SPI模式
初始化例程:
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初始化SD卡到SPI模式
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unsigned char SD_Init()
{
unsigned char retry,temp;
unsigned char i;
unsigned char CMD[] = {0x40,0x00,0x00,0x00,0x00,0x95};
SD_Port_Init(); //初始化驅動端口
Init_Flag=1; //將初始化標誌置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
{ //爲了能夠成功寫入CMD0,在這裏寫200次
temp=Write_Command_SD(CMD);
retry++;
if(retry==200)
{ //超過200次
return(INIT_CMD0_ERROR);//CMD0 Error!
}
}
while(temp!=1); //迴應01h,停止寫入
//發送CMD1到SD卡
CMD[0] = 0x41; //CMD1
CMD[5] = 0xFF;
retry=0;
do
{ //爲了能成功寫入CMD1,寫100次
temp=Write_Command_SD(CMD);
retry++;
if(retry==100)
{ //超過100次
return(INIT_CMD1_ERROR);//CMD1 Error!
}
}
while(temp!=0);//迴應00h停止寫入
Init_Flag=0; //初始化完畢,初始化標誌清零
SPI_CS=1; //片選無效
return(0); //初始化成功
}