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1、51单片机实现对SD卡的读写SD卡在现在的日常生活与工作中使用非常广泛，时下已经成为最为通用的数据存储卡。在诸如MP3、数码相机等设备上也都采用SD卡作为其存储设备。 SD卡之所以得到如此广泛的使用，是因为它价格低廉、存储容量大、使用方便、通用性与安全性强等优点。既然它有着这么多优点，那么如果将它加入到单片机应 用开发系统中来，将使系统变得更加出色。这就要求对SD卡的硬件与读写时序进行研究。对于SD卡的硬件结构，在官方的文档上有很详细的介绍，如SD卡内的存储器结构、存储单元组织方式等内容。要实现对它的读写，最核心的是它的时序，笔者在经过了实际的测试后，使用51单片机成功实现了对SD卡的扇区读写
2、， 并对其读写速度进行了评估。下面先来讲解SD卡的读写时序。（1）SD卡的引脚定义：SD卡引脚功能详述：引脚编号SD模式 SPI模式名称类型描述名称类型描述1CS/DAT3IO或PP卡检测/数据线3#CSI片选2CMDPP命令/回应DII数据输入3VSS1S电源地VSSS电源地4VDDS电源VDDS电源5CLKI时钟SCLKI时钟6VSS2S电源地VSS2S电源地7DAT0IO或PP数据线0DOO或PP数据输出8DAT1IO或PP数据线1RSV9DAT2IO或PP数据线2RSV注：S：电源供给 I：输入 O：采用推拉驱动的输出PP：采用推拉驱动的输入输出SD卡SPI模式下与单片机的连接图： S
3、D卡支持两种总线方式：SD方式与SPI方式。其中SD方式采用6线制，使用CLK、CMD、DAT0DAT3进行数据通信。而SPI方式采用4线 制，使用CS、CLK、DataIn、DataOut进行数据通信。SD方式时的数据传输速度与SPI方式要快，采用单片机对SD卡进行读写时一般都采用 SPI模式。采用不同的初始化方式可以使SD卡工作于SD方式或SPI方式。这里只对其SPI方式进行介绍。（2）SPI方式驱动SD卡的方法 SD卡的SPI通信接口使其可以通过SPI通道进行数据读写。从应用的角度来看，采用SPI接口的好处在于，很多单片机内部自带SPI控制器，不光给开发上带来方便，同时也见降低了开发成本
4、。然而，它也有不好的地方，如失去了SD卡的性能优势，要解决这一问题，就要用SD方式，因为它提供更大的总线数据带宽。SPI接口的选用是在上电初始时向其写入第一个命令时进行的。以下介绍SD卡的驱动方法，只实现简单的扇区读写。1）命令与数据传输1.命令传输SD卡自身有完备的命令系统，以实现各项操作。命令格式如下： 命令的传输过程采用发送应答机制，过程如下： 每一个命令都有自己命令应答格式。在SPI模式中定义了三种应答格式，如下表所示：字节位含义17开始位，始终为06参数错误5地址错误4擦除序列错误3CRC错误2非法命令1擦除复位0闲置状态字节位含义17开始位，始终为06参数错误5地址错误4擦除序列错
5、误3CRC错误2非法命令1擦除复位0闲置状态27溢出，CSD覆盖6擦除参数5写保护非法4卡ECC失败3卡控制器错误2未知错误1写保护擦除跳过，锁解锁失败0锁卡字节位含义17开始位，始终为06参数错误5地址错误4擦除序列错误3CRC错误2非法命令1擦除复位0闲置状态25全部操作条件寄存器，高位在前写命令的例程：/-/向SD卡中写入命令，并返回回应的第二个字节 /-unsignedcharWrite_Command_SD(unsignedchar*CMD) unsignedchartmp; unsignedcharretry=0; unsignedchari; /禁止SD卡片选SPI_CS=1;
6、/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;i0x06;i+) Write_Byte_SD(*CMD+); /获得16位的回应Read_Byte_SD();/readthefirstbyte,ignoreit.do /读取后8位tmp=Read_Byte_SD(); retry+; while(tmp=0xff)&(retry100); 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
7、。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 /-unsignedcharSD_Init() unsignedcharretry,temp; unsignedchari; unsignedcharCMD=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1for(i=0;i
8、0x0f;i+) Write_Byte_SD(0xff);/发送至少74个时钟信号 /向SD卡发送CMD0retry=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);/CMD0Error! while(temp!=1);/回应01h，停止写入/发送CMD1到SD卡CMD0=0x41;/CMD1CMD5=0xFF; retry=0; do/为了能成功写入CMD1,写100次temp=Write_Command_SD(CMD); r
9、etry+; if(retry=100) /超过100次return(INIT_CMD1_ERROR);/CMD1Error! 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CIDCID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MID8127:120OEM/应用标识OID16119:104产品名称PNM40103:64产品版本PRV863:56产品序列号PSN3255:24保留
10、423:20生产日期MDT1219:8CRC7校验合CRC77:1未使用，始终为110:0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 /-unsignedcharRead_CID_SD(unsignedchar*Buffer) /读取CID寄存器的命令unsignedcharCMD=0x4A,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF; unsignedchartemp; temp=SD_Read_Block(CMD,Buffer,16);/read16bytesreturn(temp); 4）读取CSDCSD（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_STRUCTURE2R127:126保留-6R125:120数据读取时间1TAAC8R119:112数据在CLK周期内读取时间2（NSAC
