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SD卡在单片机上的应用

作者:佚名    文章来源:本站原创    点击数:    更新时间:2011-5-30

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
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
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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Tags:SD卡,单片机,应用  
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