SD卡接口设计

2011-11-24 09:03:29来源: 电子产品世界

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3.6 V,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MCF51 QE128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:

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3.6 V,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MCF51 QE128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:

3.5 SD卡单块数据读写
    SPI模式支持单块和多块数据的读写操作,可通过发送相应的命令来实现。读单块数据的操作过程如图4所示。拉低片选后,首先由主控制器MCF51QE128发送读单块数据命令CMD17,然后等待SD卡的响应。当收到数据块开始标志0xfe后,开始从SD卡读取512字节的数据,最后读取2字节的CRC校验位。

 

    读单块数据的函数代码如下:


    写单块数据的操作过程与读操作类似,如图5所示。拉低片选后同样由主控制器MCF51QE128发送写单块数据命令CMD24,SD卡正确响应后发送数据块开始标志0xfe,接着发送512字节数据块和2字节CRC校验。

    写入数据后,SD卡会发送1字节的数据响应来反馈数据写入的情况,其格式如图6所示。当数据正确写入SD卡后,数据响应为0x05。最后读数据总线,写数据忙时等待,直到总线为高电平。

    写单块数据的函数代码如下:

   


结 语
    SD卡是目前广泛应用的可擦除的大容量存储设备,其接口设计可作为各类嵌入式系统中存储单元的一般解决方案。本文结合SD卡标准的相关技术,基于MCF51QE128微控制器完成了硬件接口和底层通信软件的设计。在此基础上,可进一步构建文件系统,实现对存储数据更有效的管理。

关键字:SD

编辑:eeleader 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/2011/1124/article_8904.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved