SD卡接口設(shè)計(jì)

1 SD卡標(biāo)準(zhǔn)
SD卡標(biāo)準(zhǔn)是SD卡協(xié)會(huì)針對(duì)可移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備設(shè)計(jì)專利并授權(quán)的一種標(biāo)準(zhǔn)，主要用于制定卡的外形尺寸、電氣接口和通信協(xié)議。
1．1 SD卡引腳功能
SD卡的外形如圖1所示，引腳功能如表1所列。SD卡的引腳具有雙重功能，既可工作在SD模式，也可工作在SPI模式。不同的模式下，引腳的功能不同。

SD模式多用于對(duì)SD卡讀寫速度要求較高的場(chǎng)合，SPI模式則是以犧牲讀寫速度換取更好的硬件接口兼容性。由于SPI協(xié)議是目前廣泛流行的通信協(xié)議，大多數(shù)高性能單片機(jī)都配備了SPI硬件接口，硬件連接相對(duì)簡(jiǎn)單，因此，在對(duì)SD卡讀寫速度要求不高的情況下，采用SPI模式無(wú)疑是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。
1．2 SPI模式
SPI模式是一種簡(jiǎn)單的命令響應(yīng)協(xié)議，主控制器發(fā)出命令后，SD卡針對(duì)不S同的命令返回對(duì)應(yīng)的響應(yīng)。
SD卡的命令列表都是以CMD和ACMD開(kāi)頭，分別指通用命令和專用命令，后面接命令的編號(hào)。例如，CMD17就是一個(gè)通用命令，用來(lái)讀單塊數(shù)據(jù)。
在SPI模式中，命令都是以如下的6字節(jié)形式發(fā)送的：

每幀命令都以“01”開(kāi)頭，然后是6位命令號(hào)和4字節(jié)的參數(shù)(高位在前，低位在后)，最后是7位CRC校驗(yàn)和1位停止位“1”。
SD卡的每條命令都會(huì)返回對(duì)應(yīng)的響應(yīng)類型。在SPI模式下，共有3種響應(yīng)類型：R1、R2和R3，分別占1、2和3個(gè)字節(jié)。這里僅列出了R1響應(yīng)的格式，如表2所列。當(dāng)出現(xiàn)表中所描述的狀態(tài)時(shí)，相應(yīng)的位置1。R2和R3的第1個(gè)字節(jié)格式與R1完全一樣，詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參考SD卡標(biāo)準(zhǔn)。

2 硬件設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)選用Freescale公司的32位低功耗微控制器MCF51QE128，采用SPI模式實(shí)現(xiàn)與SD卡的接口。
由于MCF51QE128是一款低功耗的微控制器，工作電壓的典型值為3．6 V，與SD卡的工作電壓兼容，因而可以直接與SD卡連接，無(wú)需電平轉(zhuǎn)換電路。這里選用的是MCF51 QE128的第2個(gè)SPI口，硬件連接如圖2所示。

3 軟件實(shí)現(xiàn)
軟件部分主要實(shí)現(xiàn)MCF51QE128的初始化、底層SPI通信，以及SD卡的通用寫命令、初始化和單塊數(shù)據(jù)的讀寫等功能。
3．1 MCF51QE128的初始化
在與SD卡通信之前，首先需要配置MCF51QE128，并初始化SPI端口。代碼如下：