【正文】 SD 卡對每個發(fā)送給自己的數(shù)據(jù)塊都通過一個應(yīng)答命令確認(rèn)，它為 1 個字節(jié)長，當(dāng)?shù)?5 位為 00101 時，表明數(shù)據(jù)塊被正確寫入 SD 卡。通常 SD 卡上電后會自動進(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)。 Keil 使用 “ 工程 ”(Projec t)的概念，對工程 (而不能對單一的源程序 )進(jìn)行編譯 /匯編、連接等操作。電路 將電壓 VCC（ 5V）通過四路 W3~W6 均 10KΩ的滑動變阻器（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)字信號通過 SCL、 SDA 腳送到 STC12C5A60S2 單片機(jī)。只要電容 C容量足夠大，即可保證 RST 高電平有效時間大于 24 個真到周期， CPU 能可靠復(fù)位。 13. 共 4 個 16 位定時器 ,兩個與傳統(tǒng) 8051 兼容的定時器 /計(jì)數(shù)器 ,16 位定時器 T0和 T1，沒有定時器 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 16位定時器。 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。 CMD27：寫 CSD 寄存器。這個命令將被所有的卡單獨(dú)接受并響應(yīng)。 一個合法的數(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。 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。以下介紹 SD 卡的驅(qū)動方法，只實(shí)現(xiàn)簡單的扇區(qū)讀寫。 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，共有九個接口電路，定義如表 1所示。 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。在電能監(jiān)測以及無功補(bǔ)償系統(tǒng)中，要連續(xù)記錄大量的電壓、電流、有功功率、無功功率以及時間等參數(shù)，當(dāng)單片機(jī)采集到這些數(shù)據(jù)時可以利用 SD 作為存儲媒質(zhì)。 論文介紹了 SD卡存儲采集數(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。該系統(tǒng)能同時采集四路周期信號波形，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)果分別存儲到 SD 卡預(yù)先建立好的 、 、 、 文檔中。 單片機(jī)是智能化模塊，有數(shù)據(jù)存儲、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)長時間穩(wěn)定的工作，而且還具有價(jià)格低廉的優(yōu)勢。 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。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。 SD 卡總線介紹 SD存儲卡定義了兩種可選擇的總線協(xié)議，分別是 SD和 SPI。 命令幀：命令幀用來傳輸一個操作命令的令牌。一旦數(shù)據(jù)讀取出現(xiàn)錯誤，卡就不再傳輸數(shù)據(jù)，取而代之的是發(fā)送一個數(shù)據(jù)出錯令牌給主機(jī)。 ③ 在 DAT 上沒有數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩ㄖ?(點(diǎn)對點(diǎn) )命令。 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。但是，這個方案代價(jià)相對昂貴，而且一般的專用電平轉(zhuǎn)換芯片都是同時轉(zhuǎn)換 8路、 16 路或者更多路數(shù)的電平，相對本系統(tǒng)僅僅需要轉(zhuǎn)換 4路來說是一種資源的浪費(fèi)。 14. 3個時鐘輸出口，可由 T0的溢出在 ，可由 T1的溢出在 輸出時鐘 ,獨(dú)立波特率發(fā)生器可以在 口輸出時鐘。在斷電后， VCC 逐漸下降，當(dāng) VCC=0 時，相當(dāng)于 VCC 端與地等電位，這時電容 C10 通過電阻R21 迅速放電，保證再上電時端位高電平。 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。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。因此， 主機(jī)在對 SD 卡進(jìn)行任何操作 前， 都必須先要拉低 SD 卡的片選信號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。在需要讀取 SD 卡中數(shù)據(jù)的時候，讀 SD 卡的命令字 為 CMD17，接收正確的第一個響應(yīng)命令字節(jié)為 0xFE，隨后是 512 個字節(jié)的用戶數(shù)據(jù)塊，最后為 2 個字節(jié)的 CRC 驗(yàn)證碼。單塊寫入時，命令為 CMD24，當(dāng)應(yīng)答為 0 時說明可以寫入數(shù)據(jù)，大小為 512 字節(jié)。SD卡上電后， 主機(jī)必須先向 SD 卡發(fā)送 74 個時鐘周期， 以完成 SD卡的上電過程。 Keil 軟件調(diào)試功能 應(yīng)用 Keil 進(jìn)行軟件仿真開發(fā)的主要步驟為：編寫源程序并保存 — 建立工程并添加源文件 — 設(shè)置工程 — 編譯 /匯編、連接，產(chǎn)生目標(biāo)文件 — 程序調(diào)試。 A/D 轉(zhuǎn)換電路如圖 。在電容充電過程中，RST 端電位逐漸下降，當(dāng) RST 端電位小于某一數(shù)值后， CPU 脫離復(fù)位狀態(tài)。 10% 以內(nèi) )用戶在下載用戶程序時，可選擇是使用內(nèi)部 R/C 振蕩器還是外部晶體 / 時鐘常溫下內(nèi)部R/C 振蕩器頻率為： 單片機(jī)為： 11MHz ～ 17MHz 單片機(jī)為： 8MHz ～ 12MHz 精度要求不高時，可選擇使用內(nèi)部時鐘，但因?yàn)橛兄圃煺`差和溫漂，以實(shí)際測試為準(zhǔn)。 要解決這一問題，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別為低電平的最高電壓值。 CMD25：寫多塊。但是在 SD 卡里沒有開漏模式，這個類型命令只可以使用在所有的 CMD 線是分開的情況下。除了需要對命令幀做出反饋之外，在進(jìn)行寫卡操作期間，還需要對每一個發(fā)送到卡的數(shù)據(jù)塊發(fā)一個特別的數(shù)據(jù)反饋令牌。 圖 是 SPI 總線連接圖。 SPI 接口的選用是在上電初始時向其寫入第一個命令時進(jìn)行的。 SPI 模式較 SD 模式速度較慢，但很多單片機(jī)都有專用的 SPI 總線，可與 SD 卡直接相連，使用方便。 SD 卡有兩個可選的通訊協(xié)議： SD 模式和 SPI 模式。當(dāng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)需要長時間地采集、記錄海量數(shù)據(jù)時，選擇 SD 卡作為存儲媒質(zhì)是開發(fā)者們一個很好的選擇。該方法在 LED 護(hù)欄管顯示屏控制器產(chǎn)品中得到應(yīng)用 , 應(yīng)用結(jié)果表明該系統(tǒng)讀取數(shù)據(jù)穩(wěn)定 , 控制效果良好。設(shè)計(jì)在STC12C5A60S2 主控芯片的 DY_mini80E 開發(fā)板上，利用開發(fā)板上 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 PCF8591，外接 SD 接口模塊，完成了調(diào)試實(shí)現(xiàn)。在讀寫 SD卡中，單片機(jī)比 PC機(jī)更適合在現(xiàn)場長時間工 作。在 SD 卡數(shù)據(jù)讀寫時間 要求不是很嚴(yán)格的情況下，選用 SPI 模式可以說是一種最佳的解決方 案。三是內(nèi)部寄存器組 OCR、 CID、 RCA 等。與 SD 卡通信的主機(jī)一方可以透明地 選擇與 SD 的通信模式。 反饋幀：反饋幀是從地址卡或者所有的連接卡發(fā)送給主機(jī)的作為對以前接收到的命令幀做出應(yīng)答的令牌。 在 SPI模式中也支持單塊和多塊的數(shù)據(jù)寫命令。 ④ 在 DAT 上有數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩ㄖ访睢? CMD38：擦除所選擇的塊。 帶 SD 卡的 TFT 彩屏模塊中包含 電壓轉(zhuǎn)換模塊。 15. 外部中斷 I/O口 7路 ,傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷 ,并新增支持上升沿中斷的 PCA 模塊， Power Down 模式可由外部中斷喚醒， INT0/,INT1/,T0/, T1/, RxD/,CCP0/(也可通過寄存器設(shè)置到 ), CCP1/(也可通過寄存器設(shè)置到 )16. PWM(2 路） / PCA（可編程計(jì)數(shù)器陣列 ,2 路） 也可用來當(dāng) 2 路 D/A 使用 也可用來再實(shí)現(xiàn) 2 個定時器 也可用來再實(shí)現(xiàn) 2 個外部中斷 (上升沿中斷 /下降沿中斷均可分別或同時支持 ) 17. A/D 轉(zhuǎn)換 , 10 位精度 ADC，共 8路，轉(zhuǎn)換速度可達(dá) 250K/S(每秒鐘 25 萬次 ) 18. 通用全雙工異步串行口 (UART)，由于 STC12 系列是高速的 8051，可再用定時器或 PCA 軟件實(shí)現(xiàn)多串口 19. STC12C5A60S2 系列有雙串口，后綴有 S2 標(biāo) 志的才有雙串口， RxD2/(可通過寄存器設(shè)置到 )， TxD2/(可通過寄存器設(shè)置到 ) 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 14 頁 共 40 頁 14 20. 工作溫度范圍： 40 ~ +85℃ (工業(yè)級 ) / 0 ~ 75℃ (商業(yè)級 ) 21. 封裝： LQFP48, LQFP44, PDIP40, PLCC44, QFN40I/O 口不夠時，可用 2到 3 根普通 I/O 口線外接 74HC164/165/595（均可級聯(lián)）來擴(kuò)展 I/O 口 ,還可用 A/D 做按鍵掃描來節(jié)省 I/O 口，或用雙 CPU,三線通信，還多了串口 。 此復(fù)位電路本身存在一個缺點(diǎn)，當(dāng)死機(jī)時只能通過關(guān)機(jī)復(fù)位。而在 SD 卡向單片機(jī)傳輸數(shù)據(jù)時可以直接連接，因?yàn)樗鼈冎g的電平剛好滿足上述的電平兼容原則。首先選擇菜單 FileNew? ，在源程序編輯器中輸入?yún)R編語言或 C語言源程序 (或選擇 FileOpen? ，直接打開已用其它編輯器編輯好的源程序文檔 )并保存，注意保存時必須在文件名后加上擴(kuò)展名 .asm(.a51)或 .c；然后選擇菜單 ProjectNew Project? ，建立新工程并保存(保存時無需加擴(kuò)展名，也可加上擴(kuò)展名 .uv2)；工程保存后會立即彈出一個設(shè)備選擇對話框，選 擇 CPU 后點(diǎn)確定返回主界面。SD 卡可以響應(yīng)主機(jī)發(fā)來的各種應(yīng)答信號， 同時向主機(jī)發(fā)送一個特殊的數(shù)據(jù)響應(yīng)標(biāo)志?？梢姡x寫 SD 卡的操作都是在初始化后基于 SD 卡命令和響應(yīng)完成操作的， 讀、 寫 SD 卡的程序流程圖 如圖 和圖 。單塊寫操作的數(shù)據(jù)塊長度只能是 512 字節(jié)。 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 21 頁 共 40 頁 21 圖 系統(tǒng)始化流程圖 開始 定時器 T0 初始化 DS1302 初始化 LCD SD 卡初始化 文件系統(tǒng)初始化 打開界面背景位圖文件并顯示 關(guān)閉背景 位圖文件 用背景色清屏 顯示初始化狀態(tài) 返回 顯示通道 指示字符 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 22 頁 共 40 頁 22 SD 卡初始化 SD卡從上電到對 SD 卡進(jìn)行正確的讀寫操作，往往都需要一個上電初始化的過程。 Keil 提供包括C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，由以下幾部分組成： μVision IDE 集成開發(fā)環(huán)境 C51 編譯器、 A51 匯編器、 LIB51庫管理器、 BL51 連接 /定位器、 OH51 目標(biāo)文件生成器以及 Monitor5 RTX51 實(shí)時操作系統(tǒng)。 PCF8591 的功能包括多路模擬輸入、內(nèi)置跟蹤保持、 8bit 模數(shù)轉(zhuǎn)換和 8bit 數(shù)模轉(zhuǎn)換。接通電源瞬時，電容 C10 上電壓很小 ，由于復(fù)位下拉電阻 Rr10KΩ，所以復(fù)位下拉電阻 Rr 上的電壓接近電源電壓，即 RST 位高電平，電路沒有影響。 5% 到177。因此，它們之間不能直接相連，否則可能會燒壞 SD 卡；出于對安全工作的考慮，有必要解決電平匹配問題。 Class4(寫卡命令集 )： CMD24：寫單塊。 從所有卡來的響應(yīng)是同時的。