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基于單片機(jī)的sd卡數(shù)據(jù)操作設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-全文預(yù)覽

  

【正文】 (is_init) delay(DELAY_TIME)。 _dat7=SD_SO。 SD_SCL=1。 if(is_init) delay(DELAY_TIME)。 SD_SCL=1。 if(is_init) delay(DELAY_TIME)。 SD_SI=_dat2。 SD_SCL=0。 if(is_init) delay(DELAY_TIME)。 SD_SCL=1。 if(is_init) delay(DELAY_TIME)。 SD_SI=_dat6。 SD_SCL=0。sbit _dat1=_dat^1。sbit _dat5=_dat^5。還要向百忙之中抽時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行審閱,評(píng)議和參與本人論文答辯的各位老師表示感謝!參考文獻(xiàn)[1] :[2] :[3] :[4] :[5] :[6] :[7] :[8] -電源器件分冊(cè)[M].北京:[9] (第三版).[10] (上).電子世界: 附 錄SD卡程序include include //公共函數(shù)頭文件bit is_init。老師淵博的知識(shí)和豐富的經(jīng)驗(yàn)使我受益匪淺,此外,陳老師言傳身教,不僅使我開(kāi)拓了視野,增加了知識(shí),更重要的是使我系統(tǒng)的掌握了科學(xué)研究的方法和自己動(dòng)手的能力。要解決這一問(wèn)題,最根本的就是解決邏輯器件接口的電平兼容問(wèn)題,原則主要有兩條:一為輸出電平器件輸出高電平的最小電壓值,應(yīng)該大于接收電平器件識(shí)別為高電平的最低電壓值;另一條為輸出電平器件輸出低電平的最大電壓值,應(yīng)該小于接收電平器件識(shí)別為低電平的最高電壓值。在SD卡數(shù)據(jù)讀寫時(shí)間要求不是很嚴(yán)格的情況下,選用SPI模式可以說(shuō)是一種最佳的解決方案。根據(jù)理論設(shè)計(jì),并用計(jì)算機(jī)編程進(jìn)行了模擬,制作出了實(shí)物并經(jīng)測(cè)試功能完全符合設(shè)計(jì)要求。② 讀多塊l):發(fā)送命令CMD 17;2):接收R1響應(yīng);3):等待Data Tokens (Single Block Read:0xfe;4):接收一個(gè)Block(一般為5121個(gè)字節(jié));5):接收兩個(gè)字節(jié)CRC16碼;6):重復(fù)步驟3,繼續(xù)接收下一個(gè)數(shù)據(jù)包,直到接收所有數(shù)據(jù)包完成后,至步驟7繼續(xù);7):發(fā)送命令CMD12 ,數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束;8):接收R1b響應(yīng)。② 寫多塊1):發(fā)送命令CMD25;2):接收R1b響應(yīng);3):發(fā)送Data Tokens (Single Block Write: 0xfe);4):發(fā)送一個(gè)block(一般為512個(gè)字節(jié);5):發(fā)送兩個(gè)字節(jié)CRC16碼;6):循環(huán)接收數(shù)據(jù),等待寫完成,直到寫完成接收到0xff;7):重復(fù)步驟3,繼續(xù)發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)包,直到所有數(shù)據(jù)包發(fā)送完成,至步驟8繼續(xù);8):發(fā)送命令CMD12,數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束;9):接受R1b相應(yīng)。單塊寫入時(shí),命令為為CMD24,當(dāng)應(yīng)答為0時(shí)說(shuō)明可以寫入數(shù)據(jù),大小為512字節(jié)。圖41 SD卡初始化流程圖 數(shù)據(jù)塊的讀寫完成SD卡的初始化之后即可進(jìn)行它的讀寫操作。 SD卡初始化對(duì)SD卡進(jìn)行初始化,初始化的過(guò)程中設(shè)置SD卡工作在SPI模式,其流程圖如圖41所示。開(kāi)發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。另外重要的一點(diǎn),只要看一下編譯后生成的匯編代碼,就能體會(huì)到Keil C51生成的目標(biāo)碼效率非常之高,多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊,容易理解。采集實(shí)時(shí)的4個(gè)通道電壓值顯示在TFT彩屏上;按S1按鍵進(jìn)行采集及存儲(chǔ),再按S1按鍵暫停采集及存儲(chǔ),按S2鍵清除SD卡中的內(nèi)容;按S按鍵系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位。由于AT89S51只有256字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,而SD卡的數(shù)據(jù)寫入是以塊為單位,每塊為512字節(jié),所以需要在單片機(jī)最小系統(tǒng)上增加一片RAM。SD卡提供9Pin的引腳接口便于外圍電路對(duì)其進(jìn)行操作,9Pin的引腳隨工作模式的不同有所差異。但是,這個(gè)方案代價(jià)相對(duì)昂貴,而且一般的專用電平轉(zhuǎn)換芯片都是同時(shí)轉(zhuǎn)換8路、16路或者更多路數(shù)的電平,相對(duì)本系統(tǒng)僅僅需要轉(zhuǎn)換3路來(lái)說(shuō)是一種資源的浪費(fèi)。因此,它們之間不能直接相連,否則會(huì)有燒毀SD卡的可能。因?yàn)樵赟PI模式下,通過(guò)四條線就可以完成所有的數(shù)據(jù)交換,并且目前市場(chǎng)上很多MCU都集成有現(xiàn)成的SPI接口電路,采用SPI模式對(duì)SD卡進(jìn)行讀寫操作可大大簡(jiǎn)化硬件電路的設(shè)計(jì)。首先,需要尋找一個(gè)實(shí)現(xiàn)AT89S51單片機(jī)與SD卡通訊的解決方案;其次,SD卡所能接受的邏輯電平與AT89S51提供的邏輯電平不匹配,需要解決電平匹配問(wèn)題SD卡有兩個(gè)可選的通訊協(xié)議:SD模式和SPI模式。3)、耗費(fèi)大量經(jīng)歷和時(shí)間去了解FAT分區(qū)表對(duì)于我們做嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的人來(lái)說(shuō)有些得不償失。在SPI模式下其命令由6個(gè)字節(jié)構(gòu)成,其中高位在前。本小節(jié)僅簡(jiǎn)要介紹在SPI模式下,STM32處理器如何讀寫SD卡,如果讀者如希望詳細(xì)了解SD卡,可以參考相關(guān)資料。當(dāng)按鍵按下的時(shí)候,開(kāi)關(guān)導(dǎo)通,這個(gè)時(shí)候電容兩端形成了一個(gè)回路,電容被短路,所以在按鍵按下的這個(gè)過(guò)程中,電容開(kāi)始釋放之前充的電量。這個(gè)時(shí)候10K電阻兩端的電壓為從5~(串聯(lián)電路各處電壓之和為總電壓)。圖32 89S51最小系統(tǒng)圖(2)復(fù)位電路的工作原理在單片機(jī)系統(tǒng)中,系統(tǒng)上電啟動(dòng)的時(shí)候復(fù)位一次,當(dāng)按鍵按下的時(shí)候系統(tǒng)再次復(fù)位,如果釋放后再按下,系統(tǒng)還會(huì)復(fù)位,所以可以通過(guò)按鍵的斷開(kāi)和閉合在運(yùn)行的系統(tǒng)中控制其復(fù)位。晶振電路:(因?yàn)榭梢詼?zhǔn)確地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通訊的場(chǎng)合)/12MHz。圖31 電源電路原理圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng),指的是用最少的元件組成的單片機(jī)并且可以正常工作的系統(tǒng),對(duì)本次設(shè)計(jì)使用單片機(jī)來(lái)說(shuō),最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括:?jiǎn)纹瑱C(jī),晶振電路以及復(fù)位電路。要解決這一問(wèn)題,最根本的就是解決邏輯器件接口的要有兩條:一為輸出電平器件輸出高電平的最小電壓值,應(yīng)該大于接收電平器件識(shí)別為高電平的最低電壓值;另一條為輸出電平器件輸出低電平的最大電壓值,應(yīng)該小于接收電平器件識(shí)別為低電平的最高電壓值。在 MCS51 中,這 8 個(gè)引腳還用于專門的第二功能。在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí),由它輸出高 8 位地址。在 EPROM 編程和驗(yàn)證程序時(shí),由它輸入低 8 位地址。在EPROM 編程時(shí),由 P0 輸入指令字節(jié),而在驗(yàn)證程序時(shí),則輸出指令字節(jié)。 單片機(jī)的特點(diǎn)1 、具有優(yōu)異的性能價(jià)格比;2 、集成度高、體積小、可靠性高; 3 、控制功能強(qiáng); 4 、低電壓、低功耗。因此,當(dāng)我們回顧嵌入式系統(tǒng)發(fā)展道路時(shí),不要忘記Intel和Philips的歷史功績(jī)。它所涉及的領(lǐng)域都與對(duì)象系統(tǒng)相關(guān),因此,發(fā)展MCU的重任不可避免地落在電氣、電子技術(shù)廠家。 (Single Chip Microputer)階段,主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)。:T1,計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器1輸入。:TXD,串行通信輸出。(~):端口2是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口,每一個(gè)引腳可以推動(dòng)4個(gè)LS的TTL負(fù)載,若將端口2的輸出設(shè)為高電平時(shí),此端口便能當(dāng)成輸入端口來(lái)使用。:單芯片系統(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸入端。AT89S51管腳排列及系統(tǒng)所用引腳功能介紹。⑤ 32條雙向輸入輸出線,且每條均可以單獨(dú)做 I/O的控制。AT89S51主要功能列舉如下:① 為一般控制應(yīng)用的8位單芯片。盡管Sandisk并不是第一家內(nèi)建USB功能的SD卡生產(chǎn)商,但由于其在業(yè)內(nèi)的重要地位。用戶可以使用一個(gè)USB的讀卡器,在個(gè)人電腦上使用SD卡。另外,SD卡還沒(méi)有攻入CF卡占絕對(duì)地位的 數(shù)碼單鏡反光相機(jī) 市場(chǎng)。 SD/MMC卡已經(jīng)替代東芝開(kāi)發(fā)的SM卡,成為了便攜式數(shù)碼相機(jī)使用最廣泛的數(shù)字存儲(chǔ)卡格式。最重要的一點(diǎn)就是MMC卡也能和SD卡相兼容,這也正是SD卡迅速走紅的原因之一。同時(shí),SD卡的接口與MMC卡是兼容的,支持SD卡的接口大多支持MMC卡。 SD卡的結(jié)構(gòu)能保證數(shù)字文件傳送的安全性,也很容易重新格式化,所以有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,音樂(lè)、電影、新聞等多媒體文件都可以方便地保存到SD卡中。直至2005年12月。采用了NAND型Flash Memory,基本上和SmartMedia的一樣,平均數(shù)據(jù)傳輸率能達(dá)到2MB/s。長(zhǎng)寬和MMC一樣,以容納更大容量的存貯單元。這個(gè)方案需要雙電源供電,1 個(gè)5 V電源,1 V電源。解決電平匹配問(wèn)題的原則有2條:一為輸出電平器件輸出的高電平的最小值,應(yīng)該大于接收電平器件識(shí)別為高電平的最低電壓值。AT89S51沒(méi)有集成 SD 卡控制器,為了不增加額外的 SD卡控制單元硬件成本,本設(shè)計(jì)方案采用 SD 卡的 SPI 通信模式。應(yīng)用AT89S52 讀寫 SD 卡,首先要確定它們之間的通信方案。它是 Microsoft 公司在其 MS2DOS操作系統(tǒng)中采用的文件系統(tǒng),具有出色的文件管理性能,能被當(dāng)前大多數(shù)操作系統(tǒng)識(shí)別。 標(biāo)準(zhǔn)化的接口和層次分明的程序增加了程序的可移植性。這些變化對(duì)于數(shù)據(jù)操作的靈活性提出了越來(lái)越高的要求。SD卡為9引腳,目的是通過(guò)把傳輸方式由串行變成并行,以提高傳輸速度。論文介紹了SD卡存儲(chǔ)采集數(shù)據(jù)電路設(shè)計(jì)原理、電路以及程序,詳細(xì)闡述了用AT89C51單片機(jī)對(duì)SD卡進(jìn)行操作的過(guò)程。這就要求對(duì)SD卡的硬件與讀寫時(shí)序進(jìn)行研究。SD卡在現(xiàn)在的日常生活與工作中使用也非常廣泛,時(shí)下已經(jīng)成為最為通用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡。實(shí)際應(yīng)用中要求數(shù)據(jù)采集器工作可靠,成本低廉,操作簡(jiǎn)單便于數(shù)據(jù)收集和分析;既要方便與PC機(jī)聯(lián)機(jī),又能獨(dú)立完成數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)工作。既然它有著這么多優(yōu)點(diǎn),那么如果將它加入到單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中來(lái),將使系統(tǒng)變得更加出色。當(dāng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)需要長(zhǎng)時(shí)間地采集、記錄海量數(shù)據(jù)時(shí),選擇SD卡作為存儲(chǔ)媒質(zhì)是開(kāi)發(fā)者們一個(gè)很好的選擇。SD卡由日本松下、東芝及美國(guó)SanDisk公司于1999年8月共同開(kāi)發(fā)研制。近年來(lái), 單片機(jī)系統(tǒng)發(fā)展迅猛, 這不僅體現(xiàn)在 CPU處理能力迅速提升、 外界設(shè)備與處理器交互能力快速提高, 更體現(xiàn)在單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)雜性日益提高、 系統(tǒng)存儲(chǔ)容量急劇增大。文件系統(tǒng)提供清晰明了的 API 函數(shù), 使上層應(yīng)用層不再關(guān)心底層存儲(chǔ)介質(zhì), 而方便地利用標(biāo)準(zhǔn)接口訪問(wèn)底層存儲(chǔ)器。FAT16 是 Microsoft 開(kāi)發(fā)的文件系統(tǒng), 是一種技術(shù)成熟、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 系統(tǒng)資源開(kāi)銷小、 易于在單片機(jī)系統(tǒng)上的硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)的文件系統(tǒng)。AT89S51是一種低成本、 低功耗、 高性能的 CMOS 8 位微控制器,具有 8 KB 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。 SPI模式通過(guò) SPI 總線完成 SD 卡與主控制器的通信。SD卡的邏輯電平相當(dāng)于3. 3 V 的 TTL 電平標(biāo)準(zhǔn),AT89S51的邏輯電平為5 V CMOS電平。而在SD卡向單片機(jī)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)可以采用直接連接,因?yàn)樗鼈冎g的電平剛好滿足上述的電平兼容原則,既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用。 SD卡的技術(shù)建是基于MultiMedia卡(MMC)格式上發(fā)展而來(lái),大小和MMC差不多,尺寸為32mm x 24mm x 。 SD接口除了保留MMC的7針外,還在兩邊加多了2針,作為數(shù)據(jù)線。一些數(shù)碼相機(jī)需要高
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