【正文】 he status of the mite protection bits。 Class6(寫保護(hù)命令集 ): CMD28：設(shè)置寫 保護(hù)塊的地址。 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。 CMD25：寫多塊。 CMD18：讀多塊，直至主機(jī)發(fā)送 CMD12 為止。 Class2(讀卡命令集 )： CMD16：設(shè)置塊的長度。 CMD12：停止讀多塊時的數(shù)據(jù)傳輸。 CMD9：讀 CSD寄存器。 （ 2） SD 卡命令集 : 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 10 頁 共 40 頁 10 SD 卡命令共分為 12 類，分別為 class0 到 classⅡ，不同的 SD 卡，主控根據(jù)其功能，支持不同的命令集如下： C1ass0： (卡的識別、初始化等基本命令集 )： CMD0：復(fù)位 SD 卡。 所有的命令和響應(yīng)都在 CMD 線上進(jìn)行。 ③ 在 DAT 上沒有數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩ㄖ?(點對點 )命令。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。 ② 有響應(yīng)的廣播命令。 廣播命令的特點是如果所有的 CMD 線與主機(jī)連接到一起。根據(jù)命令索引號可推知 SD 卡的命令最多不超過 64 個（有些命令索引號為保留以后升級用，沒有實際的命令相對應(yīng)）， SD 卡協(xié)議把卡 的命令分為若干類，有些命令只有對 SD 模式起作用，有些命令只對 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。緊接著命令索引號是命令參數(shù)，有些命令有參數(shù)，有些命令沒有參數(shù)，比如 CMD0和 CMD1命令參數(shù)為 32個 0，而命令 CMD2 CMD17的命令參數(shù)是數(shù)據(jù)的讀寫地址。 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 9 頁 共 40 頁 9 SD 卡的命令 SD 卡的命令格式 SD 卡的命令格式固定為 6個字節(jié) 48 個位，其格式如圖 所示?？◤闹鳈C(jī)端接收到一個數(shù)據(jù)塊之后，它就會發(fā)一個數(shù)據(jù)響應(yīng)令牌給主機(jī)，如果接收的數(shù)據(jù)經(jīng)校驗無錯，就把數(shù)據(jù)寫入卡的存儲介質(zhì)中。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)。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。 SPI的反饋方式和 SD協(xié)議相比有以下3個方面的不同。 (2)SPI 總線 雖然 SD 通道是面向有起止位的控制幀和數(shù)據(jù)流格式的傳輸，但是 SPI 通道是面向字節(jié)的傳輸。多塊傳輸會在 CMD線路上出現(xiàn)一個停止命令幀時中斷傳輸。 在協(xié)議中定義了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞娇梢允菃螇K和多塊傳輸。 SD 總線協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸是以數(shù)據(jù)塊的方式進(jìn)行的。 數(shù)據(jù)幀：數(shù)據(jù)幀用來在卡和主機(jī)之間進(jìn)行真正有用的數(shù)據(jù)傳輸。 命令幀：命令幀用來傳輸一個操作命令的令牌。 圖 SPI 總線連接圖。一般而言，兼容 SD 卡的 SPI 總線包含以下信號。從應(yīng)用的角度來看，使用 SPI 總線模式的好處是它對主機(jī)的性能要求降至最低，另一方面，它也為產(chǎn)品設(shè)計成最小化作出了努力。 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 總線連接圖如圖 。時鐘、電源和地信號是所有卡公用的。 SD 卡總線 SD 總線包括以下的信號： CLK：主機(jī)與卡之間的同步時鐘； CMD：雙向的命令／反饋信號； DATo～ DAT3： 4位雙向的數(shù)據(jù)傳輸線； VDD， Vss1， Vss2：電源和地信號。 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。 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。從應(yīng)用的角度來看，采用 SPI 接口的好處在于，很多單片機(jī)內(nèi)部自帶 SPI 控制器，不光給開發(fā)上帶來方便，同時也見降低了開發(fā)成本。這里只對其 SPI方式進(jìn)行介紹。 SD 方式時的數(shù)據(jù)傳輸速度與 SPI方式要快，采用單片機(jī)對 SD 卡進(jìn)行讀寫時一般都采用 SPI模式。其中 SD 方式采用 6線制，使用 CLK、CMD、 DAT0~DAT3 進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。 圖 SD卡的外形與接口 圖 SD卡的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 5 頁 共 40 頁 5 SD 卡的引腳定義 SD 卡的引腳定義見表 表 SD卡引腳功能詳述 引腳 編號 SD模式 SPI 模式 名稱 類型 描述 名稱 類型 描述 1 CD/DAT3 IO或 PP 卡檢測 /數(shù)據(jù)線 3 CS I 片選 2 CMD PP 命令 /回應(yīng) DI I 數(shù)據(jù)輸入 3 VSS1 S 電 源地 VSS S 電源地 4 VDD S 電源 VDD S 電源 5 CLK I 時鐘 SCLK I 時鐘 6 VSS2 S 電源地 VSS2 S 電源地 7 DAT0 IO或 PP 數(shù)據(jù)線 0 DO O 或 PP 數(shù)據(jù)輸出 8 DAT1 IO或 PP 數(shù)據(jù)線 1 RSV 9 DAT2 IO或 PP 數(shù)據(jù)線 2 RSV 注： S：電源供給； I：輸入； O：采用推拉驅(qū)動的輸出； PP：采用推拉驅(qū)動的輸入輸出。四是存儲數(shù)據(jù)的存儲單元。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。 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 模式有一個時鐘線、一個命令 /反饋線、四根輸入 /輸出信號線、兩個電源地和一個電源，所有九 根線都有定義，數(shù)據(jù)傳輸速率較快。 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 4 頁 共 40 頁 4 2 SD 卡簡介 SD 卡的系統(tǒng)概念 SD 卡的結(jié)構(gòu) SD 卡的外形與接口如圖 ，它有 9 個接點與主機(jī)相連，其接口端定義如表 示。 其次是硬件平臺和軟件平臺的選擇，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?？紤]到 SD 卡在 SPI 協(xié)議的工作模式下，通訊都是單向的，于是在單片機(jī)向 SD 卡傳輸數(shù)據(jù)時采用晶體管加上拉電阻法的方案。 SD 卡的邏輯電平相當(dāng)于 TTL 電平標(biāo)準(zhǔn)，而控制芯片 AT89C52 的邏輯電平為 5V CMOS 電平標(biāo)準(zhǔn)。因為在 SPI 模式下，通過四條線就可以完成所有的數(shù)據(jù)交換，并且目前市場上很多 MCU 都集成有現(xiàn)成的 SPI 接口電路，采用 SPI 模式對 SD 卡進(jìn)行讀寫操作可大大簡化硬件電路的設(shè)計。 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（論文） 第 3 頁 共 40 頁 3 本。 SD 卡有兩個可選的通訊協(xié)議： SD 模式和 SPI 模式。 本設(shè)計是 通過對 51 單片機(jī)與 SD 卡的驅(qū)動接口進(jìn)行設(shè)計，實現(xiàn)普通單片機(jī)對大量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)存。 SD 卡由日本松下、東芝及美國 SanDisk 公司于 1999年 8 月共同開發(fā)研制。 51 單片機(jī)是基礎(chǔ)入門的一個單片機(jī)，還是應(yīng)用最廣泛的一種。 研究目的和意義 目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很 難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 2 頁 共 40 頁 2 1 方案論證與選擇 題目來源 SD 存儲卡在嵌入式產(chǎn)品中應(yīng)用越來越廣泛，但 SD 卡接口一般僅集成以 ARM 為代表的 32 位處理器中，而大量運(yùn)用的 51 單片機(jī)則由于資源限制沒有該接口。而 STC12C5A60S2 系列單片機(jī)價格便宜、性能穩(wěn)定。 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)定的條件下可以實現(xiàn)長時間穩(wěn)定的工作，而且還具有價格低廉的優(yōu)勢。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。 長期以來，以 Flash Memory 為存儲體的 SD 卡因具備體積小、功耗低、可擦寫以及非易失性等特點而被廣泛應(yīng)用于消費類電子產(chǎn)品中 。 為使采集數(shù)據(jù)可直接在 PC 上讀取、處理，需要使用文件系統(tǒng)組織數(shù)據(jù)格式，文件系統(tǒng)即操作系統(tǒng)用于明確磁盤或分區(qū)上文件的方法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是對文件的管理規(guī)則，也是操作系統(tǒng)的重要組成部分。其體積小、容量大以及數(shù)據(jù)傳輸快等優(yōu)點，是眾多電子設(shè)備理想的外部存儲介質(zhì)。 現(xiàn)今對于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)要求日趨增高，大量的采集數(shù)據(jù)使得很多采集系統(tǒng)都需要借助外部存儲介質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，因此對于外部介質(zhì)存儲容量以及傳輸速度的要求顯得尤為突出。 SD card。 關(guān)鍵詞： 數(shù)據(jù)采集； STC12C5A60S2； SD 卡； ii Abstract Electronic systems integration is increasing of Integrated circuit ponents with the Bureau of the rapid development of microelectronic technology， The rapid development of microelectronic technology and the high integration IC， makes the chip more plexity with lower cost ever than befor． While FPGA is being developed in the direction which contents more and more logic elements， with high performance， low cost and low power． So， SOPC technology bees all inevitable trend ． The Card SD with small size high storage capacity． rewritable， low prices， as well as nonvolatile and other characteristics have been widely used in mobile phones， digital cameras， MP3 players and other fields． In order to reduce the difficulty of secure digital memory card operation in microcontroller unit (MCU) system, a simple SD card driven method and interface circuitw as introduced. This method is independent of partition tab le, so it susta insall kinds of SD card and partition formats, including FAT32, NTFS, ex FAT form at from 16MByte to 32 GByte SD card. It can be appropriate for Masterslave control system using SD card. This method was used in LED display controller system. The application results indicate that the system achieves good This paper introduces the SD card store data acquisition circuit design principle, circuit and program, this paper expounds the main control based on STC12C5A60S2 chip DY_mini80E development board realize data acquisition and data storage SD circuit design process and the r