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SD卡底层驱动 SPI模式（转载）二

已有 4134 次阅读2011-5-6 11:14 |个人分类:SD卡|系统分类:单片机

硬件平台：stm32
编译环境：MDK401
驱动方式：SPI总线

编写的函数如下：
1、 u8 SD_Init()                                                       SD卡初始化（复位和激活）
2、 u8 SD_SendCommand(u8 cmd, u32 arg, u8 crc)    向SD卡发送一个命令
3、 u32 SD_GetCapacity(void)                                  获取SD卡的容量
4、 u8 SD_GetCID(u8 *cid_data)                               获取SD卡的CID信息，包括制造商信息
5、 u8 SD_GetCSD(u8 *csd_data)                            获取SD卡的CSD信息，包括容量和速度信息
6、 u8 SD_ReadMultiBlock(u32 sector, u8 *buffer, u8 count) 读SD卡的多个block
7、 u8 SD_ReadSingleBlock(u32 sector, u8 *buffer)    读SD卡的一个block
8、 u8 SD_ReceiveData(u8 *data, u16 len, u8 release) 从SD卡中读回指定长度的数据，放置在给定位置
9、 u8 SD_WaitReady(void)                                        等待SD卡Ready
10、u8 SD_WriteMultiBlock(u32 sector, const u8 *data, u8 count)  写入SD卡的N个block
11、u8 SD_WriteSingleBlock(u32 sector, const u8 *data)  写入SD卡的一个block

SD卡命令推荐SD卡命令共分为12类，分别为class0到class11，不同的SDd卡，主控根据其功能，支持不同的命令集如下:
Class0 （卡的识别、初始化等基本命令集)
CMD0:复位SD 卡.
CMD1:读OCR寄存器.
CMD9:读CSD寄存器.
CMD10:读CID寄存器.
CMD12:停止读多块时的数据传输
CMD13:读 Card_Status 寄存器
Class2 (读卡命令集):
CMD16:设置块的长度
CMD17:读单块.
CMD18:读多块,直至主机发送CMD12为止 .
Class4(写卡命令集) :
CMD24:写单块.
CMD25:写多块.
CMD27:写CSD寄存器 .
Class5 (擦除卡命令集):
CMD32:设置擦除块的起始地址.
CMD33:设置擦除块的终止地址.
CMD38: 擦除所选择的块.
Class6(写保护命令集):
CMD28:设置写保护块的地址.
CMD29:擦除写保护块的地址.
CMD30: Ask the card for the status of the write protection bits
class7：卡的锁定，解锁功能命令集
class8：申请特定命令集。
class10 －11 ：保留
其中　class1, class3,class9：SPI模式不支持
SD卡命令格式如下：
SD命令.JPG

解释：6个字节，第一个字节最高两个BIT为01，2-5BYTE为参数，还有一个字节的CRC校验

SD卡SPI模式硬件连接：（典型连接）

SD卡两种模式，引角使用情况（注意：本帖所用SPI模式）
SD引角.JPG

SPI时序如下：

SD卡时序如下：

时序分析（这里我举一个例子）

SD卡读扇区时序
1、拉低CS，选中SD卡
2、发送命令17（从本帖的上面查）
3、命令发送完毕后不断的读取输出线，读到0xFE，表示命令成功
4、准备接收数据，0xFE是数据的开始，此后就可以接收512个字节了（当然在初始化的时候有用命令16设置块的大小为512）
5、数据接收完毕，拉高CS线
6、最后等8个时钟，你可以随便发一个BYTE就可以了（严格按照时序，大家别偷懒哦）

SD卡读扇区时序

u8 SD_ReceiveData(u8 *data, u16 len, u8 release)
{
u16 retry;
u8 r1;
SD_CS_Reset(); // 启动一次传输
//等待SD卡发回数据起始令牌0xFE
retry = 0;
do
{
r1 = SPI_ReadWriteByte(0xFF);
retry++;
if(retry>200) //200次等待后没有应答，退出报错
{
SD_CS_Set();
return 1;
}
}while(r1 != 0xFE);
//开始接收数据
while(len--)
{
*data = SPI_ReadWriteByte(0xFF);
data++;
}
//下面是2个伪CRC（dummy CRC）
SPI_ReadWriteByte(0xFF);
SPI_ReadWriteByte(0xFF);
//按需释放总线，将CS置高
if(release == RELEASE)
{
//传输结束
SD_CS_Set();
SPI_ReadWriteByte(0xFF);
}
return 0;
}

复制代码

SD_SendCommand

u8 SD_SendCommand(u8 cmd, u32 arg, u8 crc)
{
unsigned char r1;
unsigned char Retry = 0;
// SPI_ReadWriteByte(0xff);
//片选端置低，选中SD卡
SD_CS_Reset();
//发送
SPI_ReadWriteByte(cmd | 0x40); //分别写入命令
SPI_ReadWriteByte(arg >> 24);
SPI_ReadWriteByte(arg >> 16);
SPI_ReadWriteByte(arg >> 8);
SPI_ReadWriteByte(arg);
SPI_ReadWriteByte(crc);
//等待响应，或超时退出
while((r1 = SPI_ReadWriteByte(0xFF))==0xFF)
{
Retry++;
if(Retry > 200)
{
break;
}
}
//关闭片选
//在总线上额外增加8个时钟，让SD卡完成剩下的工作
SPI_ReadWriteByte(0xFF);
SD_CS_Set();
//返回状态值
return r1;
}

复制代码

SD卡初始化代码：
这里我不敢保证大家的卡都能初始化成功，我自己的是可以，我发送CMD0和CMD1就可以初始化啦
网上有更兼容的初始化代码，大家可以看看哦！
调试的时候大家看返回值就可以了，哪里没成功就修改哪里哦！

u8 SD_Init()
{
unsigned char time,temp,i;
SD_CS_Set(); //关闭片选
for(i=0;i<0x0A;i++) //初始时，首先要发送最少74个时钟信号，这是必须的！！！
{
SPI_ReadWriteByte(0xff); //120个时钟
}
SD_CS_Reset(); //打开片选
time=0;
do
{
temp=SD_SendCommand(CMD0, 0 ,0x95);//写入CMD0 复位SD卡
time++;
if(time==200)
{
SD_CS_Set(); //关闭片选
}
}while(temp!=0x01);
time=0;
do
{
temp=SD_SendCommand(CMD1, 0 , 0xff); //写入CMD1 激活SD卡
time++;
if(time==200)
{
SD_CS_Set(); //关闭片选
}
}while(temp!=0);
SPI_SetSpeed(1);
temp = SD_SendCommand(CMD59, 0, 0x01);
if(temp != 0x00)
{
return temp; //命令错误，返回r1
}
temp=SD_SendCommand(CMD16,512,0xff);
if(temp!=0x00)
{
return temp ;
//命令错误，返回r1
}
SD_CS_Set(); //关闭片选
SPI_ReadWriteByte(0xff); //按照SD卡的操作时序在这里补8个时钟
return 0;
}

复制代码

写入SD卡的N个block

u8 SD_WriteMultiBlock(u32 sector, const u8 *data, u8 count)
{
u8 r1;
u16 i;
//设置为高速模式
SPI_SetSpeed(SPI_SPEED_HIGH);
//如果不是SDHC，给定的是sector地址，将其转换成byte地址
if(SD_Type != SD_TYPE_V2HC)
{
sector = sector<<9;
}
//如果目标卡不是MMC卡，启用ACMD23指令使能预擦除
if(SD_Type != SD_TYPE_MMC)
{
r1 = SD_SendCommand(ACMD23, count, 0x00);
}
//发多块写入指令
r1 = SD_SendCommand(CMD25, sector, 0x00);
if(r1 != 0x00)
{
return r1; //应答不正确，直接返回
}
//开始准备数据传输
SD_CS_Reset();
//先放3个空数据，等待SD卡准备好
SPI_ReadWriteByte(0xff);
SPI_ReadWriteByte(0xff);
//--------下面是N个sector写入的循环部分
do
{
//放起始令牌0xFC 表明是多块写入
SPI_ReadWriteByte(0xFC);
//放一个sector的数据
for(i=0;i<512;i++)
{
SPI_ReadWriteByte(*data++);
}
//发2个Byte的dummy CRC
SPI_ReadWriteByte(0xff);
SPI_ReadWriteByte(0xff);
//等待SD卡应答
r1 = SPI_ReadWriteByte(0xff);
if((r1&0x1F)!=0x05)
{
SD_CS_Set(); //如果应答为报错，则带错误代码直接退出
return r1;
}
//等待SD卡写入完成
if(SD_WaitReady()==1)
{
SD_CS_Set(); //等待SD卡写入完成超时，直接退出报错
return 1;
}
//本sector数据传输完成
}while(--count);
//发结束传输令牌0xFD
r1 = SPI_ReadWriteByte(0xFD);
if(r1==0x00)
{
count = 0xfe;
}
if(SD_WaitReady())
{
while(1)
{
}
}
//写入完成，片选置1
SD_CS_Set();
SPI_ReadWriteByte(0xff);
return count; //返回count值，如果写完则count=0，否则count=1
}

复制代码

后记：
关于SPI读写，我就不发了，大家自己写就是了，当然读扇区，写扇区都是差不多的，只是命令不同，所以我只列举了其中一个，大家把函数都写好。IO设置好，初始化成功后，就可以读一个扇区了，大家取出来，可以用WINHEX对比一下数据是否一致，一般命令成功后就没有什么大问题的。

祝大家成功！如果本帖对你有任何帮助，你要支持我哦！
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