SD卡在现在的日常日子与作业中运用十分广泛，时下已经成为最为通用的数据存储卡。在比如MP3、数码相机等设备上也都选用SD卡作为其存储设备。 SD卡之所以得到如此广泛的运用，是由于它价格低廉、存储容量大、运用便利、通用性与安全性强等长处。已然它有着这么多长处，那么假如将它加入到单片机应 用开发体系中来，将使体系变得愈加超卓。这就要求对SD卡的硬件与读写时序进行研究。关于SD卡的硬件结构，在官方的文档上有很具体的介绍，如SD卡内的 存储器结构、存储单元安排办法等内容。要完成对它的读写，最中心的是它的时序，笔者在经过了实践的测验后，运用51单片机成功完成了对SD卡的扇区读写， 并对其读写速度进行了评价。下面先来解说SD卡的读写时序。
（1）SD卡的引脚界说：
SD卡引脚功用胪陈：
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引脚
编号
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SD形式
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SPI形式
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||||
|
称号
|
类型
|
描绘
|
称号
|
类型
|
描绘
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|
|
1
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CD/DAT3
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IO或PP
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卡检测/
数据线3
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#CS
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I
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片选
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|
2
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CMD
|
PP
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指令/
回应
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DI
|
I
|
数据输入
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|
3
|
VSS1
|
S
|
电源地
|
VSS
|
S
|
电源地
|
|
4
|
VDD
|
S
|
电源
|
VDD
|
S
|
电源
|
|
5
|
CLK
|
I
|
时钟
|
SCLK
|
I
|
时钟
|
|
6
|
VSS2
|
S
|
电源地
|
VSS2
|
S
|
电源地
|
|
7
|
DAT0
|
IO或PP
|
数据线0
|
DO
|
O或PP
|
数据输出
|
|
8
|
DAT1
|
IO或PP
|
数据线1
|
RSV
|
||
|
9
|
DAT2
|
IO或PP
|
数据线2
|
RSV
|
||
注：S：电源供应 I：输入 O：选用推拉驱动的输出
PP：选用推拉驱动的输入输出
SD卡SPI形式下与单片机的衔接图：
SD卡支撑两种总线办法：SD办法与SPI办法。其间SD办法选用6线制，运用CLK、CMD、DAT0~DAT3进行数据通讯。而SPI办法选用4线 制，运用CS、CLK、DataIn、DataOut进行数据通讯。SD办法时的数据传输速度与SPI办法要快，选用单片机对SD卡进行读写时一般都选用 SPI形式。选用不同的初始化办法可以使SD卡作业于SD办法或SPI办法。这儿只对其SPI办法进行介绍。
（2）SPI办法驱动SD卡的办法
SD卡的SPI通讯接口使其可以经过SPI通道进行数据读写。从运用的视点来看，选用SPI接口的优点在于，许多单片机内部自带SPI控制器，不但给开发 上带来便利，一起也见降低了开发本钱。但是，它也有欠好的当地，如失去了SD卡的功能优势，要处理这一问题，就要用SD办法，由于它供给更大的总线数据带 宽。SPI接口的选用是在上电初始时向其写入第一个指令时进行的。以下介绍SD卡的驱动办法，只完成简略的扇区读写。
1）指令与数据传输
1.指令传输
SD卡本身有齐备的指令体系，以完成各项操作。指令格局如下：
指令的传输进程选用发送应对机制，进程如下：
每一个指令都有自己指令应对格局。在SPI形式中界说了三种应对格局，如下表所示：
|
字节
|
位
|
意义
|
|
1
|
7
|
开端位，一直为0
|
|
6
|
参数过错
|
|
|
5
|
地址过错
|
|
|
4
|
擦除序列过错
|
|
|
3
|
CRC过错
|
|
|
2
|
不合法指令
|
|
|
1
|
擦除复位
|
|
|
0
|
搁置状况
|
|
字节
|
位
|
意义
|
|
1
|
7
|
开端位，一直为0
|
|
6
|
参数过错
|
|
|
5
|
地址过错
|
|
|
4
|
擦除序列过错
|
|
|
3
|
CRC过错
|
|
|
2
|
不合法指令
|
|
|
1
|
擦除复位
|
|
|
0
|
搁置状况
|
|
|
2
|
7
|
溢出，CSD掩盖
|
|
6
|
擦除参数
|
|
|
5
|
写保护不合法
|
|
|
4
|
卡ECC失利
|
|
|
3
|
卡控制器过错
|
|
|
2
|
不知道过错
|
|
|
1
|
写保护擦除越过，锁／解锁失利
|
|
|
0
|
锁卡
|
|
字节
|
位
|
意义
|
|
1
|
7
|
开端位，一直为0
|
|
6
|
参数过错
|
|
|
5
|
地址过错
|
|
|
4
|
擦除序列过错
|
|
|
3
|
CRC过错
|
|
|
2
|
不合法指令
|
|
|
1
|
擦除复位
|
|
|
0
|
搁置状况
|
|
|
2～5
|
悉数
|
操作条件寄存器，高位在前
|
写指令的例程：
- //———————————————————————————————–
- 向SD卡中写入指令，并回来回应的第二个字节
- //———————————————————————————————–
- unsignedcharWrite_Command_SD(unsignedchar*CMD)
- {
- unsignedchartmp;
- unsignedcharretry=0;
- unsignedchari;
- //制止SD卡片选
- SPI_CS=1;
- //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字节指令
- for(i=0;i<0x06;i++)
- {
- Write_Byte_SD(*CMD++);
- }
- //取得16位的回应
- Read_Byte_SD();//readthefirstbyte,ignoreit.
- do
- {//读取后8位
- tmp=Read_Byte_SD();
- retry++;
- }
- while((tmp==0xff)&&(retry<100));
- return(tmp);
- }
2）初始化
SD卡的初始化是十分重要的，只要进行了正确的初始化，才干进行后边的各项操作。在初始化进程中，SPI的时钟不能太快，否则会造初始化失利。在初始化成 功后，应尽量进步SPI的速率。在刚开端要先发送至少74个时钟信号，这是有必要的。在许多读者的试验中，许多是由于忽略了这一点，而使初始化不成功。随后 便是写入两个指令CMD0与CMD1，使SD卡进入SPI形式
初始化时序图：
初始化例程：
- //————————————————————————–
- 初始化SD卡到SPI形式
- //————————————————————————–
- 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1
- for(i=0;i<0x0f;i++)
- {
- Write_Byte_SD(0xff);//发送至少74个时钟信号
- }
- //向SD卡发送CMD0
- retry=0;
- do
- {//为了可以成功写入CMD0,在这儿写200次
- temp=Write_Command_SD(CMD);
- retry++;
- if(retry==200)
- {//超越200次
- return(INIT_CMD0_ERROR);//CMD0Error!
- }
- }
- while(temp!=1);//回应01h，中止写入
- //发送CMD1到SD卡
- CMD[0]=0x41;//CMD1
- CMD[5]=0xFF;
- retry=0;
- do
- {//为了能成功写入CMD1,写100次
- temp=Write_Command_SD(CMD);
- retry++;
- if(retry==100)
- {//超越100次
- return(INIT_CMD1_ERROR);//CMD1Error!
- }
- }
- while(temp!=0);//回应00h中止写入
- Init_Flag=0;//初始化结束，初始化标志清零
- SPI_CS=1;//片选无效
- return(0);//初始化成功
- }
3）读取CID
CID寄存器存储了SD卡的标识码。每一个卡都有仅有的标识码。
CID寄存器长度为128位。它的寄存器结构如下：
|
称号
|
域
|
数据宽度
|
CID区分
|
|
出产标识号
|
MID
|
8
|
[127:120]
|
|
OEM/运用标识
|
OID
|
16
|
[119:104]
|
|
产品称号
|
PNM
|
40
|
[103:64]
|
|
产品版别
|
PRV
|
8
|
[63:56]
|
|
产品序列号
|
PSN
|
32
|
[55:24]
|
|
保存
|
－
|
4
|
[23:20]
|
|
出产日期
|
MDT
|
12
|
[19:8]
|
|
CRC7校验合
|
CRC
|
7
|
[7:1]
|
|
未运用，一直为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字节成功回来0
- //————————————————————————————-
- unsignedcharRead_CID_SD(unsignedchar*Buffer)
- {
- //读取CID寄存器的指令
- unsignedcharCMD[]={0x4A,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF};
- unsignedchartemp;
- temp=SD_Read_Block(CMD,Buffer,16);//read16bytes
- return(temp);
- }
