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SD卡开发 51单片机读写SD卡程序实例完整版(学习).rar （1个子文件）

51单片机读写SD卡程序实例完整版(学习).doc 405KB

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：

SD 模式

SPI 模式

引脚

编号

名称

类型

描述

名称

类型

描述

CD/DAT3

IO 或 PP

卡检测/

数据线 3

#CS

片选

CMD

命令/

回应

数据输入

SS1

电源地

VSS

电源地

电源

VDD

电源

CLK

时钟

SCLK

时钟

SS2

电源地

VSS2

电源地

DAT0

IO 或 PP

数据线 0

O 或 PP

数据输出

DAT1

IO 或 PP

数据线 1

RSV

DAT2

IO 或 PP

数据线 2

RSV

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

开始位，始终为 0

参数错误

地址错误

擦除序列错误

CRC 错误

非法命令

擦除复位

闲置状态

字节

位

含义

开始位，始终为 0

参数错误

地址错误

擦除序列错误

CRC 错误

非法命令

擦除复位

闲置状态

溢出，CSD 覆盖

擦除参数

写保护非法

卡 ECC 失败

卡控制器错误

未知错误

写保护擦除跳过，锁／解锁失败

锁卡

字节

位

含义

开始位，始终为 0

参数错误

地址错误

擦除序列错误

CRC 错误

非法命令

擦除复位

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：

1. //--------------------------------------------------------------------------

---------------------

2. 向 SD 卡中写入命令，并返回回应的第二个字节

3. //--------------------------------------------------------------------------

---------------------

4. unsigned char Write_Command_SD(unsigned char *CMD)

5. {

6. unsigned char tmp;

7. unsigned char retry=0;

8. unsigned char i;

10. //禁止 SD 卡片选

11. SPI_CS=1;

12. //发送 8 个时钟信号

13. Write_Byte_SD(0xFF);

14. //使能 SD 卡片选

15. SPI_CS=0;

16.

17. //向 SD 卡发送 6 字节命令

18. for (i=0;i<0x06;i++)

19. {

20. Write_Byte_SD(*CMD++);

21. }

22.

23. //获得 16 位的回应

24. Read_Byte_SD(); //read the first byte,ignore it.

25. do

26. { //读取后 8 位

27. tmp = Read_Byte_SD();

28. retry++;

29. }

30. while((tmp==0xff)&&(retry<100));

31. return(tmp);

32. }

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。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：

1. //--------------------------------------------------------------------------

2. 初始化 SD 卡到 SPI 模式

3. //--------------------------------------------------------------------------

4. unsigned char SD_Init()

5. {

6. unsigned char retry,temp;

7. unsigned char i;

8. unsigned char CMD[] = {0x40,0x00,0x00,0x00,0x00,0x95};

9. SD_Port_Init(); //初始化驱动端口

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