51单片机实现对SD卡的读写

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，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：SD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、DAT0~DAT3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。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擦除序列错误3CRC错误2非法命令1擦除复位0闲置状态7溢出，CSD覆盖6擦除参数25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2～5全部操作条件寄存器，高位在前写命令的例程：do{while(Read_Byte_MMC()!=0xfe);readPos=0;SD_get_data(512,buffer);//512字节被读出到buffer中return0;}其中SD_get_data函数如下：//----------------------------------------------------------------------------//获取数据到buffer中//----------------------------------------------------------------------------voidSD_get_data(unsignedintBytes,unsignedchar*buffer){unsignedintj;for(j=0;j=span=style=word-wrap:break-word;*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//-------------------------------------------------------------------------------unsignedcharSD_write_sector(unsignedlongaddr,unsignedchar*Buffer){unsignedchartmp,retry;unsignedinti;//命令24unsignedcharCMD[]={0x58,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF};addr=addr9;//addr=addr*512CMD[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);//sendcommamdError!}}while(tmp!=0);//在写之前先产生100个时钟信号for(i=0;i100;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;i512;i++){Write_Byte_MMC(*Buffer++);}//CRC-ByteWrite_Byte_MMC(0xFF);//DummyCRCWrite_Byte_MMC(0xFF);//CRCCodetmp=Read_Byte_MMC();//readresponseif((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~，操作电压为~，因此不能用5V单片机，或进行分压处理），工作于的时钟下，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。