论文研究-嵌入式存储卡接口电路及驱动程序设计 .pdf

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嵌入式存储卡接口电路及驱动程序设计,曾增烽,张秀雷,本文讨论了用单片机为控制单元,对SD存储卡进行读写操作的设计过程,实现了对SD卡的数据块的读写、数据文件的读写,以及数据文件��
国科技论文在线 http:/www.paper.edu.cn 33显示电路 如图4所示就是本设计的显示电路连接图。本模块设计的目的在于将SD卡读取的文件 或块的内容在液晶显示器上显示岀来。控制过程屮,我将输入字符码和字位码来调用LCD 字库中的字符。 K+4 KIA PI.O A F LeI △l4 sw-pil A12 KDPI Y 3/2 XIII MxP?I 图-4显示电路迕接图 34SD卡存储电路 如图-5所示是SD卡的物理结构,我们可以看到它包含有9个针脚,SD卡的接口可以 支持两种操作模式,即:SD模式和SPI模式,SD卡在这两种模式时各针脚的功能是不一样 下面简单介绍一下SD卡的两种模式。SD模式允许4线的高速数据传输,它结构比较 复杂但处理速度比较快。SPⅠ总线允许通过2通道传输数据。这种模式相对于SD模式来说 结构简单了许多,但不足之处是降低了速度。考虑到时间有限,最终我还是采用了SPI模 式进行设计 尤其要注意的是:SPI模式时,这些信号需要在主机端用10~100K的电阻上拉。 国科技论文在线 http:/www.paper.edu.cn DD CMD CD/DAT3 Interface driver DATT Internal Clock CD127:0 RCA15: 01 Card in:erace DSR[15: 01 CSD127: 01 Memory core interface LsI- J Memory ore I 11 ;";; 图-5SD卡物理结构 3.5总体电路图 设计中将P0口和P2.0到P24连接到外部存储器上,P1口和P25到P27接LCD,P3 口接SD卡。只体连接如图6所小 4 国科技论文在线 http:/www.paper.edu.cn 7 Yo07Y 20L垂|LF □■□■■ A PLe 图-6总体电路图 4.软件设计 41软件总体设计 系统具体的工作步骤是:上电后,首先通过程序将SD卡初始化,通过上位机将一段字 符存入SD卡中,在单片机的控制下,SD卡对字符内容进行读取,最后写入LCD并进行显 C SD卡上电复位后,先在屏幕上显示“欢迎使 Kingston SD卡”字样,如果有键按下,SD 卡将开始搜索 Windows系统文件或字符块进行读写。如果读取的是一个系统文件则读完后 送LCD显示,如果读取的是块则读完后送外部RAM存储器,如果要求SD卡写块则开始进 行写操作。以上任一操作完成后SD卡将进入读键模式继续寻找指令阿。 国科技论文在线 http:/www.paper.edu.cn 开始 初始化SD卡 显示欢迎使用 Kingston SD卡 读键 有按键按下? Y <读系统文件?>> 读系统文件 N 读块文件? LCD显示 N 读块文件 <写块文件? 送外部存储器 读RAM 写SD卡 图-7总休流程图 4.2SD卡规范简介及块读写 SD卡拥有自己的指令集,在控制SD卡进行读写等操作时必须调用这些指令,SPⅠ和 SD模式下的指令集是不完全相同的,不可混淆使用。以SPI模式为例,它的指令集包含8 大类,如:写指令集,读指令集,写保护指令集等63条基本指令和51条应用指令。 以读单块指令为例,首先,主机会通过指令7指定一张与其连接的SD卡进行工作,然 后通过指令16将读取内容的长度赋予SD卡,并对存储地址进行定位,最后再通过指令17 进行单块的读取。具体框图如图-8所示。 6 国科技论文在线 http:/www.paper.edu.cn 开 片选 确定块长應 确定走己爽台坤士 读块 图-8卡读块 与读命令相似,SD卡写命令也要经过这样一个时序的控制:首先,主机会通过指令7 指定一张与其连接的S卡进行工作,然后通过指令16将块长度赋予SD卡,并对存储地址 进行定位,与读命令不同的是,SD卡最后要通过指令24(写单块指令)和指令25(写多块 指令)来完成写操作。如图9所示,为SD卡写块框图。 开女合 片选 确定块长庋 确定走1士 写块 古 图-9SD卡写块 7 国科技论文在线 http:/www.paper.edu.cn 4.3液晶显示 液晶显示是本设计的一个扩展。与SD卡的读操作和写操作类似,液晶显示也不是一步 就可以亢成的,这也需要一个过程。比如:初始化,显示位置的确定,在指定位置显示字符 等。如图-10所示,为液晶显示框图。 开 系统初始化 确定显示位置 显示字符 结束 图-10液晶显示 5.总结 本设计的日的是将此系统作为一个通用控制器进行使用,它可以广泛应用到各行业当 中,非常有实用价值。如纺织行业的提花织机等。 木设计分成硬件和软件两部分。其中硬件部分主要用51单片札设计,而软件部分主要 是单片机C语言的设计。木着实用、通用的原则开展设计工作,但由」种种原因,目前的 设计还停留在实验阶段,硬件上焊接了主要电路并进行了调试,软件上,也只是主要程序得 到了验证,整体的软硬件系统没有得到验证。另外,从设计层面上看,系统还有可优化的地 方,达到真正实用还有待改进。 参考文献 [1]于风明.《单片机原理及接口技术》[M,北京:高等教育出版社,2003 [2]何立民,《单片机应用技术选编1-10》[M,,北京:北京航空航天大学出版社,2004 [3]马忠梅.《单片机C语言 Windows环境编程宝典》[M,北京:北烹航空航天大学出版社,2003 「4余家春.《 Protel99SE电路改训实用教程》「M,北京:中国铁道出版社,2003。 [5]薛钧义、张彦彬编《MCS-51/96系列单片微型计算机及其应用》[M,西安交大出版社,1998.2。 6吕广平、徐笑貌《集成电路应用500例》「M,北京:人民邶电出版社1988.2。 国科技论在线 http:/www.paper.edu.cn Embedded memory card interface circuit and driver design Zeng zeng feng, zhangxiulei, yangweiwen Information and Electrical Engineering College of CUMT Abstract This paper discusses the design process of the SD memory card to read and write operations based on the single-chip control unit, realize the block reading and block writint of the data on the SD card, reading and writing of data files, as well as the data display with the lCD. The system as a generic SD card reader controller, at the same time with the keyboard, display interface circuit are used for general industrial applications operating on the memory card, as well as the demand for man-machine conversation function. the sytem can also control the operation of the object with the rich potential use of SCM, so the design of the system have good application prospects Keywords: SCM Memory card interface circuit 9

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