【文章內(nèi)容簡介】 SK SanDiSK于1999年 年8月共同推出，并成立了SDA（SD Association， SD協(xié)會），共同來推廣SD標(biāo)準(zhǔn)。 SD卡的數(shù)據(jù)傳輸和物理規(guī)范由MMC發(fā)展而來，其尺寸和MMC相近，為24mm32mm。對比MMC卡為24mm32mm，相比SD卡略厚，顯然有更多的堆疊空間。SD卡表面積和一張郵票差不多，重量只有約2g。SD卡具備串行和隨機(jī)存取能力，可通過優(yōu)化速度的串行接口訪問，數(shù)據(jù)傳輸可靠。因此Secure Digital這個命名就有“安全數(shù)碼 安全數(shù)碼”的意思。SD卡通過9Pin接口與相應(yīng)讀寫設(shè)備連接，由于采用NAND閃存介質(zhì)而不易損壞，讀寫數(shù)據(jù)、格式化都比較方便，被MP3，數(shù)碼相機(jī)、游戲機(jī)等多種設(shè)備廣泛采用。SDA對SD卡的速度用Class等級來標(biāo)識，目前主要有Class2，Class4，和Class6 三種。主要以寫入速度來區(qū)別不同的Class：Class2表示寫入速度大于或等于2MB/s，Class4表示寫入速度大于或等于4MB/s，Class6表示寫入速度大于或等于6MB/s，SD卡內(nèi)部結(jié)構(gòu)和實物圖意圖如下： 圖25 SD卡分布及外觀 SD卡雖然得到了廣泛的采用，但由于手機(jī)越來越小，性能越來越高，內(nèi)部留給存儲卡的空間也越來越少。同時，一些別的領(lǐng)域也需要體積更小的存儲卡產(chǎn)品。面對這樣的情況SandiSK開發(fā)出了TFlash微型存儲卡，后來更名為TransFlash卡。而SDA在2005年3月14日以TransFlash卡標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)公布microSD的格式，并于2005年7月13日批準(zhǔn)了 microSD最終的規(guī)格。并被MOTOROLA率先應(yīng)用在手機(jī)產(chǎn)品上。因為這樣的關(guān)系，至今microSD也被人們叫為T Flash卡或TF卡。MicroSD卡的尺寸為15mm*11mm*1mm,確實是指甲蓋那么大。針腳改為8pin，電氣性能仍然和SD卡兼容。MicroSD卡發(fā)售時一般會附帶轉(zhuǎn)接卡，通過轉(zhuǎn)接卡可作為標(biāo)準(zhǔn)SD卡使用。其大小和實物如下： 圖26 Micro SD卡外觀及卡槽 為兼容SD卡和MicroSD卡，本設(shè)計采用SD卡接口作為PCB封裝，實際存儲煤質(zhì)為MicroSD卡，通過轉(zhuǎn)接卡實現(xiàn)轉(zhuǎn)換。另外，MicroSD有兩種讀寫模式，分別為SD模式和SPI模式，其針腳定義是不一樣的，如圖： 圖27 SD卡與Micro SD卡的Pin分布 由于STC12C5A60S2引腳有限且自帶硬件SPI功能，所以本設(shè)計采用MicroSD卡的SPI模式。 LCD12864液晶模塊簡介 帶中文字庫的128X64是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864, 內(nèi)置8192個16*16點漢字，和128個16*、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示84行1616點陣的漢字. 。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。 按鍵控制電路簡介 人機(jī)交互肯定離不開輸入系統(tǒng)，由于采用LCD12864作為界面而非彩屏特用的觸摸屏功能，所以本設(shè)計采用簡單的按鍵作為輸入系統(tǒng)模塊，過多或過少的按鍵數(shù)量都影響用戶對產(chǎn)品的體驗效果，太少了雖操作簡單，但同時能實現(xiàn)或體驗的功能也少，按鍵數(shù)量多了雖給予用戶更多的功能選擇，但由于按鍵太多用戶時間操作效果不佳，所以本設(shè)計折中，采用四個按鍵，每個按鍵實現(xiàn)一種或多種功能以實現(xiàn)一鍵多用的復(fù)用功能。如圖： 圖28 按鍵分布 四個按鍵名分別為prev，next，play，quit。其中在主菜單界面時，prev為選擇上一級菜單，next為選擇下一級菜單，play表示進(jìn)入，而quit由于在最頂層菜單所以無效。當(dāng)進(jìn)入一級菜單后（以進(jìn)入音樂菜單為例，其它類似），prev為選擇上一首歌曲，next為選擇下一首歌曲，play表示播放，quit表示返回主菜單，當(dāng)鍵值為play時進(jìn)入播放MP3狀態(tài)，此時prev表示快退，next表示快進(jìn)，play表示暫停，quit表示返回上一級菜單。當(dāng)然對于其他菜單會依據(jù)菜單的實際功能而設(shè)置按鍵對應(yīng)的功能。 本章小結(jié)本章主要介紹了本設(shè)計的硬件系統(tǒng)總體框架及主要部分硬件模塊的相關(guān)介紹，合理的，協(xié)調(diào)的硬件設(shè)計是本設(shè)計的基礎(chǔ)，將各模塊的硬件資源進(jìn)行有效的整合是一個考驗，例如利用MCU的自帶硬件SPI與SD卡的SPI模式結(jié)合，同時由于MCU的引腳有限，盡量的在完成要求下少占用IO口資源。本設(shè)計之處原打算將SD卡和VS1003的SPI都用MCU的硬件SPI，通過不同的片選信號來選擇具體要驅(qū)動哪塊模塊，但考慮到MCU的驅(qū)動能力及兩模塊對電平的不同要求，以及SD卡更需要硬件SPI，而VS1003本身具有強(qiáng)大的解碼效率，所以VS1003采用普通IO口來模擬SPI。第3章 系統(tǒng)軟件原理及概述 系統(tǒng)軟件總體流程介紹 開 始 掛載文件系統(tǒng)pf_mount(amp。fatfs)初始化硬件SPI SPI_Init()掛載成功 ？ 初始化串口 Uart_Init() Y顯示界面UI初始化MirocSD卡 MirocSD_Init() Y N是否有鍵按下 ？？初始化LCD12864 LCD12864_Init() 結(jié) 束 初始化VS1003 VS1003_Init() 圖31 系統(tǒng)軟件流程圖整體軟件啟動流程如上圖所示，程序一開始先對各模塊進(jìn)行初始化，經(jīng)過一系列初始化后開始初始化Petit FatFS也即搭載該文件系統(tǒng)，然后進(jìn)入主菜單界面，接著是個死循環(huán)，不斷的等待用戶鍵入值，且去執(zhí)行相應(yīng)的功能同時顯示到界面上實現(xiàn)與用戶互動，例如當(dāng)鍵入音樂菜單時，系統(tǒng)會讀取MirocSD卡所有的MP3文件，并顯示到界面一邊用戶的后續(xù)操作。 Petit FatFS在STC12C5A60S2實現(xiàn)移植 Petit FatFS 簡介 Petit FatFs 是FatFs的精簡版，比較適用于低端8位單片機(jī)中?？梢杂迷谛AM的單片機(jī)中，RAM可以小于扇區(qū)的RAM（512bytes)中。 Features： （1）Very small RAM consumption (44 bytes work area + certain stack). （2）Very small code size (2K4K bytes). （3）Supports FAT32. （4）Single volume and Single file. （5）File write function with some restrictions. 看最后一條，寫函數(shù)有一些限制。如果不用于寫操作的話，這個文件系統(tǒng)是個不錯的選擇，RAM與ROM消耗都很少，用keil編譯的話會消耗250字節(jié)左右的?？臻g。支持FAT32,FAT。本設(shè)計目前暫不用寫操作。同時，官方介紹的限制：只能掛載一個設(shè)備。Petit FatFs不能創(chuàng)建文件，只能對已存在的文件進(jìn)行操作。寫函數(shù)只能寫到原來文件的大小，不能擴(kuò)展大小，不能更新文件時間信息，不能寫只讀文件。Petit FATFs能夠在不同的單片機(jī)平臺上運行，具有良好的層次結(jié)構(gòu)，其層次結(jié)構(gòu)，如下圖: 圖32 Petit FATFS 框架圖應(yīng)用層位于最頂層，它提供供了以下幾個函數(shù)： ① pf_mount ：為Petit FATFs模塊注冊或者卸載一塊工作區(qū)域，它包括了設(shè)備的初始化（）、文件系統(tǒng)的設(shè)置（FAT3FAT）等，是Petit FATFs能夠工作的前提，在調(diào)用其他應(yīng)用層函數(shù)前應(yīng)先調(diào)用此函數(shù)。一般用法是： FATFS fatfs。 ///定義一個文件系統(tǒng)對象 if(pf_mount(amp。fatfs)) printf(Failed)。 //如果返回1，則掛載失敗， ② pf_open：打開一個已經(jīng)存在的文件，在對文件進(jìn)行讀操作和移動讀寫指針前，首先應(yīng)該調(diào)用該函數(shù)。打開的文件必須是已存在的。一般用法是： if(pf_open() ) printf(Failed)。 //如果返回1，則打開失敗 ③ pf_read：讀一個文件。函數(shù)的三個參數(shù)分別表示讀出數(shù)據(jù)存放的地址，讀出數(shù)據(jù)的大小，反回真正讀出的char數(shù)據(jù)的大小。 ④ pf_write：寫一個文件。函數(shù)的三個參數(shù)分別表示寫入的數(shù)據(jù)存放的地址，要寫入的數(shù)據(jù)的大小，返回真正寫入的char數(shù)據(jù)的大小。 ⑤ pf_lseek：移動讀/寫指針。參數(shù)表示從第幾個數(shù)據(jù)開始操作。 ⑥ pf_opendir：打開一個目錄。第一個參數(shù)表示指向空白目錄結(jié)構(gòu)，第二個表示指向一個已存在的目錄名。 ⑦ pf_readdir：讀一個目錄項。使用者在使用應(yīng)用層函數(shù)時只需調(diào)用即可無須理會 Petit FATFs的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及復(fù)雜的FAT 協(xié)議。 中間層Petit FATFs 包含了FAT 的讀寫協(xié)議，和最底層 Low Level Disk I/O完全分離，所以一般不用修改。 Low Level Disk I/O位于最底層，它不是 Petit FATFs 模塊的一部分，需要根據(jù)不同的單片機(jī)和不同的存儲媒介進(jìn)行編寫，是移植過程中最重要的一部分。底層相關(guān)的函數(shù)有： ① disk_initialize：存儲媒介的初始化，一般成功則返回0，如果用sd卡的話，初始化、復(fù)位成功后返回零，否則返回1即可。 ② disk_readp ：讀部分扇區(qū)，里面的參數(shù)* dest, 存放數(shù)據(jù)的地址。sector,讀的第幾個扇區(qū)， sofs,從扇區(qū)平移多少位 。count 讀出的數(shù)據(jù)個數(shù)。 ③ disk_writep：寫部分扇區(qū)，里面只有兩個參數(shù)，寫入的數(shù)據(jù)地址* buff與第幾個扇區(qū)sc兩個數(shù)據(jù)。但在編寫這個程序的時候要注意，由于FatFs內(nèi)部調(diào)用函數(shù)的需要，必須按照以下的順序來，當(dāng) buff 指向一個空指針，當(dāng)sc 不為0 時，則表示對這個扇區(qū)的寫操作進(jìn)行初始化；當(dāng)sc 為0 時，則表示對這個扇區(qū)的寫操作進(jìn)行結(jié)束操作；當(dāng) buff 指向一個內(nèi)存緩沖區(qū)，則是進(jìn)行正常的讀寫。 移植流程 Petit FATFs是一個可配置的文件系統(tǒng)，使用者可以根據(jù)需要進(jìn)行相應(yīng)的裁剪。 Petit FATFs 提供了5 個程序文件，分別是 、 、 。 一般情況下不需要進(jìn)行改動，需要改動的是 。 disk_initialize 、disk_readp 和disk_writep ，這三個函數(shù)已經(jīng)在上面講過，這里只需將這三個函數(shù)寫在 。配置的工作主要在 。 里面我們需要配置的有： ① define _USE_READ 。有0 和1 兩個值可被選擇，選擇 0 則不使能文件讀操作，選擇1 則使能讀文件操作，在這里我們選擇 1，使能讀文件操作。 ② define _USE_DIR。為1 時使能打開一個目錄和讀一個目錄項操作，為 0 時則不使能相應(yīng)操作，因為我們只測試文件的讀/寫操作，所以設(shè)置其值為 0。 ③ define _USE_LSEEK。有 0 和1 兩個選擇項。1 時使能移動讀/寫指針操作，為 0 時則禁止。 ④ define _USE_WRITE。為 1 時使能寫文件操作，為 0 時禁止寫文件操作。這里設(shè)置其值為1，使能寫文件操作。 ⑤ define _FS_FAT32。為 0 時僅支持FAT16 文件系統(tǒng)，為1 時支持 FAT32 文件系統(tǒng)。FAT32 文件系統(tǒng)是FAT16 文件系統(tǒng)的升級，而且現(xiàn)在 SD 卡在出廠時一般都默認(rèn)被格式化為FAT32 文件系統(tǒng)，所以設(shè)置其值為 1。 ⑥ define _WORD_ACCESS。有0 和1 兩個值可被選擇。為 0 時選擇字節(jié)尋址方式，為1 時選擇字尋址方式，一般都置1。 到這里Petit FATFs 文件系統(tǒng)的移植過程完成。 VS1003核心代碼介紹 VS1003相關(guān)細(xì)節(jié)代碼的設(shè)計 對VS1003最基本的操作單元是