【正文】 的讀操作，可以讀取 512 字節(jié)內(nèi)任意長度的數(shù)據(jù)，但寫操作必須是 512字節(jié)。單塊寫入時(shí)，命令為 CMD24，當(dāng)應(yīng)答為 0 時(shí)說明可以寫入數(shù)據(jù)，大小為 512 字節(jié)。具體見流程圖 所示。在需要讀取 SD 卡中數(shù)據(jù)的時(shí)候，讀 SD 卡的命令字 為 CMD17，接收正確的第一個(gè)響應(yīng)命令字節(jié)為 0xFE，隨后是 512 個(gè)字節(jié)的用戶數(shù)據(jù)塊，最后為 2 個(gè)字節(jié)的 CRC 驗(yàn)證碼。主機(jī)和印卡交換數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)是封裝在長度為 515 字節(jié)的數(shù)據(jù)令牌中進(jìn)行的。因此， 主機(jī)在對(duì) SD 卡進(jìn)行任何操作 前， 都必須先要拉低 SD 卡的片選信號(hào)CS(card select)， 以使 SD 卡進(jìn)入 SPI 總線模式， 然后再由主機(jī)向 SD 卡發(fā)送命令。如果發(fā)現(xiàn)程序有錯(cuò)，可采用在線匯編功能對(duì)程序進(jìn)行在線修改 (DebugInline Assambly?) ，不必執(zhí)行先退出調(diào)試環(huán)境、修改源程序、對(duì)工程重新進(jìn)行編譯 /匯編和連接、然后再次進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)的 步驟。工程的建立、設(shè)置、編譯 /匯編及連接產(chǎn)生目標(biāo)文件的方法非常易于掌握。用過匯編語言后再使用 C 來開發(fā)，體會(huì)更加深刻。 圖 A/D轉(zhuǎn)換電路 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17 頁 共 40 頁 17 帶 SD 卡的 TFT 彩屏 控制芯片 STC12C5A60S2 的邏輯電平為 5V CMOS 電平標(biāo)準(zhǔn)，而 SD 卡的邏輯電平為，它們之間不能直接相連，否則可能會(huì)燒壞 SD 卡；但我們選擇了帶 SD卡的 TFT 彩屏模塊， TFT 彩屏模塊中已含 電壓轉(zhuǎn)換模塊。其連接方式如圖 。在斷電后， VCC 逐漸下降，當(dāng) VCC=0 時(shí)，相當(dāng)于 VCC 端與地等電位，這時(shí)電容 C10 通過電阻R21 迅速放電，保證再上電時(shí)端位高電平。以 24MHz 的時(shí)鐘脈沖為例，每個(gè)時(shí)鐘脈沖為 ，兩個(gè)機(jī)器周期為 1us，因此 ，在第 9腳上連接一個(gè) 2us 的高電平脈沖，即可產(chǎn)生復(fù)位動(dòng)作。 14. 3個(gè)時(shí)鐘輸出口，可由 T0的溢出在 ，可由 T1的溢出在 輸出時(shí)鐘 ,獨(dú)立波特率發(fā)生器可以在 口輸出時(shí)鐘。 ADC0ADC1ADC2ADC3ADC4ADC5ADC6ADC72122232425262728RXD/10TXD/11INT0/12INT1/13T0/14WR/16T1/15RD/17PSEN29ALE30XTAL21812345678RST9XTAL119EA313938373635343332GND20VCC40U6MCUSIP40RDT1INT1T0INT0TxDRxDVCCRSTWRXTAL1XTAL2 圖 STC89C52原理圖 STC12C5A60S2 單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘 /機(jī)器周期 (1T)的單片機(jī)，是高速 /低功耗 /超強(qiáng)抗干擾的新 一代 8051 單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051,但速度快 812 倍。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 4路來說是一種資源的浪費(fèi)。 其中 class 1, class3,class9的 SPI模式不支持。 Class5(擦除卡命令集 )： CMD32：設(shè)置擦除塊的起始地址 . CMD33：設(shè)置擦除塊的終止地址。 CMD12：停止讀多塊時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸。 ③ 在 DAT 上沒有數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩ㄖ?(點(diǎn)對(duì)點(diǎn) )命令。根據(jù)命令索引號(hào)可推知 SD 卡的命令最多不超過 64 個(gè)（有些命令索引號(hào)為保留以后升級(jí)用，沒有實(shí)際的命令相對(duì)應(yīng)）， SD 卡協(xié)議把卡 的命令分為若干類，有些命令只有對(duì) SD 模式起作用，有些命令只對(duì) SPI 模式起作用，大部分命令是通用的，兩種模式下具有相同的命令。一旦數(shù)據(jù)讀取出現(xiàn)錯(cuò)誤，卡就不再傳輸數(shù)據(jù)，取而代之的是發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)出錯(cuò)令牌給主機(jī)。多塊傳輸會(huì)在 CMD線路上出現(xiàn)一個(gè)停止命令幀時(shí)中斷傳輸。 命令幀：命令幀用來傳輸一個(gè)操作命令的令牌。 SPI 標(biāo)準(zhǔn)僅僅定義了物理連接方式，并未包括完整的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。 SD 卡總線介紹 SD 存儲(chǔ)卡定義了兩種可選擇的總線協(xié)議，分別是 SD和 SPI。 SD 方式時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸速度與 SPI方式要快，采用單片機(jī)對(duì) SD 卡進(jìn)行讀寫時(shí)一般都采用 SPI模式。二是接口控制電路，所有操作都由該控制電路具體去執(zhí)行。 其次是硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)的選擇，包括 單片機(jī)和 SD 卡選型 、編程語言、軟件開發(fā)工具、 軟件仿真工具 等。 AT89C52單片機(jī)沒有集成 SD 卡控制器接口，若選用 SD 模式通訊就無形中增加了產(chǎn)品的硬件成 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 頁 共 40 頁 3 本。 51 單片機(jī)是基礎(chǔ)入門的一個(gè)單片機(jī)，還是應(yīng)用最廣泛的一種。 單片機(jī)是智能化模塊，有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、讀寫的功能，并且支持匯編和 C 語言編程，在工作電壓穩(wěn)定的條件下可以實(shí)現(xiàn)長時(shí)間穩(wěn)定的工作，而且還具有價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)。其體積小、容量大以及數(shù)據(jù)傳輸快等優(yōu)點(diǎn)，是眾多電子設(shè)備理想的外部存儲(chǔ)介質(zhì)。該系統(tǒng)能同時(shí)采集四路周期信號(hào)波形，并將四路模擬電壓（ 05V）進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，每秒鐘轉(zhuǎn)換一次，結(jié)果轉(zhuǎn)換為 ASCII 碼形式，且四路結(jié)果分別存儲(chǔ)到 SD 卡預(yù)先建立好的 、 、 、 文檔中。 1 NO： 桂林航天工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)論文 題目： SD 卡存儲(chǔ)采集 數(shù)據(jù)電路設(shè)計(jì) 專業(yè)： 電子信息工程技術(shù) 姓名： 李強(qiáng) 學(xué)號(hào)： 202004520330 指導(dǎo)教師： 陳錫華 2020 年 06 月 10 日 i 摘 要 隨著微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，集成電路組成的電子系統(tǒng)集成度越來越高，使得芯片的復(fù)雜性不斷上升 ,單片的成本卻不斷降低。 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，闡述了基于 STC12C5A60S2芯片主控的 DY_mini80E開發(fā)板實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和數(shù)據(jù)的 SD存儲(chǔ)的設(shè)計(jì)電路過程和實(shí)現(xiàn)方法以及運(yùn)行得到的結(jié)果分析。 SD 卡作為一種基于半導(dǎo)體閃存工藝的存儲(chǔ)卡， 1999 年由日本松下、東芝和美國SanDisk 公司共同研制完成。在電能監(jiān)測(cè)以及無功補(bǔ)償系統(tǒng)中，要連續(xù)記錄大量的電壓、電流、有功功率、無功功率以及時(shí)間等參數(shù)，當(dāng)單片機(jī)采集到這些數(shù)據(jù)時(shí)可以利用 SD 作為存儲(chǔ)媒質(zhì)。 單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU 隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM、只讀存儲(chǔ)器 ROM、多種 I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器 /計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、 A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 SD 模式需要選擇帶有 SD 卡控制器接口的 MCU，或者必須加入額外的 SD卡控制單元以支持 SD卡的讀寫。而在 SD 卡向單片機(jī)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)可以直接連接，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 卡的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 ，主要有四部分組成，一是接口電路，共有九個(gè)接口電路，定義如表 1 所示。而 SPI 方式采用 4 線制，使用 CS、 CLK、 DataIn、 DataOut進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。以下介紹 SD 卡的驅(qū)動(dòng)方法，只實(shí)現(xiàn)簡單的扇區(qū)讀寫。 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁 共 40 頁 7 圖 SD總線連接圖 SPI 總線 兼容 SD 卡的 SPI 通信模式是一種通過 SPI 信道訪問 SD 卡的方式。 圖 SPI總線連接 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 8 頁 共 40 頁 8 總線協(xié)議 (1)SD 總線協(xié)議 SD 總線上的通信是以命令幀、反饋幀和數(shù)據(jù)幀進(jìn)行的，這幾種幀格式都包含起始位和停止位。多塊傳輸在進(jìn)行寫卡操作時(shí)的速度比單塊傳輸快得多。 一個(gè)合法的數(shù)據(jù)塊的結(jié)尾應(yīng)當(dāng)包括 16 位的 CRC 校驗(yàn)部分， CRC 校驗(yàn)值是按照標(biāo)準(zhǔn)的CCITT的 x 的 16 次方 +X的 12次方 +X 的 5次方 +1產(chǎn)生的。最后是 7位CRC 校驗(yàn)位和一位停止位 1。這個(gè)命令將被所有的卡單獨(dú)接受并響應(yīng)。 CMD10：讀 CTD 寄存器。 CMD27：寫 CSD 寄存器。 classl0和 class11：保留。 一般來說，通用的電平轉(zhuǎn)換方案是采用類似 SN74ALVC4245 的專用電平轉(zhuǎn)換芯片，這類 芯片不僅可以用作升壓和降壓，而且允許兩邊電源不同。下面圖 STC12C5A60S2 單片機(jī)的 引腳 圖。 13. 共 4 個(gè) 16 位定時(shí)器 ,兩個(gè)與傳統(tǒng) 8051 兼容的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ,16 位定時(shí)器 T0和 T1，沒有定時(shí)器 2，但有獨(dú)立 波特率發(fā)生器做串行通訊的波特率發(fā)生器 ,再加上2路 PCA 模塊可再 實(shí)現(xiàn) 2個(gè) 16位定時(shí)器。 （ 1）復(fù)位電路 STC12C5A60S2 的復(fù)位引腳 (RESET)是第 9 腳，當(dāng)此引腳連接高電平超過 2 個(gè)機(jī)器周期，即可產(chǎn)生復(fù)位的動(dòng)作。只要電容 C容量足夠大，即可保證 RST 高電平有效時(shí)間大于 24 個(gè)真到周期， CPU 能可靠復(fù)位。在該電路由兩個(gè) 30pF的電容 C C9和一個(gè) 24MHz 的晶振 Y2組成。電路 將電壓 VCC（ 5V）通過四路 W3~W6 均 10KΩ的滑動(dòng)變阻器（即電壓可調(diào)范圍 0V5V）分別進(jìn)入 AIN0~AIN3 進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)通過 SCL、 SDA 腳送到 STC12C5A60S2 單片機(jī)。 Keil 軟件簡介 Keil C51 是美國 Keil Software 公司出品的 51系列兼容單片機(jī) C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在功能上、結(jié)構(gòu) 性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。 Keil 使用 “ 工程 ”(Projec t)的概念，對(duì)工程 (而不能對(duì)單一的源程序 )進(jìn)行編譯 /匯編、連接等操作。 Keil 能以單步執(zhí)行 (按 F11或選擇 DebugStep)、過程單步執(zhí)行 (按 F10或選擇 DebugStep Over)、全速執(zhí)行等多種運(yùn)行方式進(jìn)行程序調(diào)試。通常 SD 卡上電后會(huì)自動(dòng)進(jìn)入 SD 總線模式， 并在 SD 總線模式下向 SD 卡發(fā)送復(fù)位命令(CMD0)。為了和文件系統(tǒng)兼容，對(duì)頁的讀寫操作都按 512 字節(jié)的數(shù)據(jù)量進(jìn)行。 SD 卡對(duì)每個(gè)發(fā)送給自己的數(shù)據(jù)塊都通過一個(gè)應(yīng)答命令確認(rèn)，它為 1 個(gè)字節(jié)長，當(dāng)?shù)?5 位為 00101 時(shí)，表明數(shù)據(jù)塊被正確寫入 SD 卡。 中斷 重新賦初 值 50mS 溢出 40次？ 溢出次數(shù)加一 溢出次數(shù)清零 是 否 置位 1S標(biāo)志位 中斷返回 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 26 頁 共 40 頁 26 圖 主程序流程圖 開始 系統(tǒng)初始化 按鍵內(nèi)容 清除 未按下 清除時(shí)間標(biāo)志位 讀取 DS1302 讀取 4個(gè)通道AD采樣數(shù)據(jù) 計(jì)算電壓值 SD卡存儲(chǔ) 時(shí)間和電壓 顯示時(shí)間和各通道電壓 置位 /清除采集位 刪除記錄文件 采集、停止采集 時(shí)間標(biāo)志位 采集標(biāo)志位 是 是 否 否 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 27 頁 共 40 頁 27 5 結(jié)論