MC9S12XS128的SPI模式读写SD卡底层驱动

只看该作者 · 2015-3-21 22:47

今天就拿出一个老古董的程序分享一下，说是老古董是因为这是我N年前（当时写的DG128后来我又移植到XS128了）给俺们学校智能车工作室写的SD卡驱动（当时时势所逼呀，迫切需要建立一个SD卡调试系统，事后证明当时的决定还是很英明神武的，呼呼，看着小弟们现在调车这么方便，想起俺们当年全凭感觉调车，那个惨啊，哎，又往事重提了...），其实还写了一个简单的FAT32的文件系统，不过由于文件系统介绍起来太麻烦（其实还有一个原因是当时自己水平太差，代码风格太烂，怕献丑，咳咳）这里就不提了，本篇就只介绍SPI模式读写SD卡的底层驱动，下面进入正题：

（1）首先简单介绍一下SD卡，SD卡（Secure Digital Memory Card）是一种基于半导体技术的快速闪存**卡，被广泛用于数码相机，手机，PDA等便携式设备上，拥有高容量**，数据传输率快，灵活性好和安全性强等特点，哈哈，更细致的介绍搜搜百度百科就知道了。

（2）接下来就介绍设计到技术上的问题了，对SD卡的操作有两种模式，一种是SD模式，一种是SPI模式。SD模式速度快，安全性好，不过它需要引脚多而且主要是驱动起来复杂，当然有些片子自带SD模式的硬件接口（Kineits一些系列就自带）这样就方便多了，不过对HCS12XS这类没有SD接口系列来说就麻烦了，而SPI模式就方便许多了，虽然速度上没有SD模式快，不过贵在目前大多数片子都自带SPI硬件资源，就更别提SPI总线定义的祖宗（Motorola）的“亲儿子”飞思卡尔了，然后。。。就有了然后了，哈哈。下面就是两种模式的接口图：

只看该作者 · 2015-3-21 22:48

（3）硬件接口电路，由于SD卡是3.3v供电的，而XS128IO电平是标准的TTL电平的，这就涉及到电平匹配的问题了，最安全可靠的办法是在MCU和SD卡之间加电平转换电路（专门的芯片或者加三极管转换），不过为了简化电路，一般在数据线之间串接10~100欧姆的电阻就可以使用了，实际应用中证明没有问题。硬件电路如下图：

只看该作者 · 2015-3-21 22:48

（4）驱动代码部分，为最底层驱动部分，经过测试，该代码在SPI10M时钟以下数据传输正常，高于10M不正常，所以建议如果要求不高的话选择5M左右的时钟，下面为主要代码部分：

#include"mc9s12xs128.h"

#include"Sd_System.h"

#define  sd_cs PTJ_PTJ6

void spi_init(void)
{

  MODRR_MODRR4=1; //把SPI0加到PM口
// RDRM|=0x34;    //PORTM的2，4，5口将驱动能力1/5，用来驱动sd卡，减少损坏SD卡的几率
  DDRJ_DDRJ6=1;    //PTJ的6口为输出用于SS

  SPI0CR1=0x5e;
  SPI0BR  = 0x07; //慢速，用于sd初始化
  //SPI0BR=0x00;    //快速，用于spi数据传输，越快越好
}
/*********************************************************/
//function:spi_write spi_read
//description:spi模式读写数据（查询方式）
/***********************************************************/
void spi_write(byte jc_data)
{
  while(!SPI0SR_SPTEF);
  (void)SPI0SR;    //刷新标志
  SPI0DRL=jc_data; // 清除标志
  while (!SPI0SR_SPIF);
  return( (void)SPI0DRL);
}
byte spi_read(byte jc_data)
{
  while(!SPI0SR_SPTEF);
  (void)SPI0SR;    //刷新标志
  SPI0DRL=jc_data;  // 清除标志
  while (!SPI0SR_SPIF);
  return(SPI0DRL);
}
/*********************************************************/
//function:jc_sd_cmd
//description:给SD卡发送命令
//input: 48个字节，前8位为CMD指令，接着32位为地址参数，
//    最后8位为CRC校验（该模式在SPI模式下无效）
/***********************************************************/
byte jc_sd_cmd(byte cmd,dword arg,byte crc)
{
byte r1,retry=0;

spi_write(0xff);
sd_cs=0;
spi_write(cmd|0x40);
arg=arg << 9;
spi_write(arg >> 24); //传送32位地址
spi_write(arg >> 16);
spi_write(arg >> 8);
spi_write(arg);
spi_write(crc);
do
{
r1=spi_read(0xff);
retry++;
if(retry==250)
{
   retry=0;
   break;
}

}while(r1==0xff);

sd_cs=1;
spi_write(0xff);
return(r1);
}

只看该作者 · 2015-3-21 22:48

/*********************************************************/
//function: sd_init
//description:sd卡初始化函数
/***********************************************************/
byte sd_init(void)
{

  byte i=0,r1=0;
  word retry=0;
  for(i=0;i<10;i++)
   spi_write(0xff);    //等待74个时钟周期，sd工作电压升至正常值
  do
{
   //发送CMD0，让SD卡进入IDLE状态

   r1 = jc_sd_cmd(0,0,0x95);
   retry++;

} while ((r1 != 0x01) && (retry < 1000));
  if (retry==1000) return 1;
  retry=0;
  //发送cmd55+acmd41使sd卡工作在spi模式
do
{
      r1=jc_sd_cmd(55,0,0xff);
   if(r1==0x01)
      r1=jc_sd_cmd(41,0,0xff);
      retry++;
} while ((r1 != 0x00) && (retry < 1000));
if (retry==1000) return 1;
  retry=0;

  SPI0CR1=0;
  SPI0BR  = 0x00;       //sd初始化完后转入快速模式
  SPI0CR1=0x5e;

  return 0;
}
/*********************************************************/
//function:sd_rdata
//description:从sd卡读取指定长度数据
/***********************************************************/
byte sd_rdata(byte * data,word len)
{
  byte r1=0,retry=0;
  sd_cs=0;
  do
  {
r1=spi_read(0xff);
retry++;
  }while(r1!=0xfe&&retry<200);
  if(retry==200) return r1;
  retry=0;
  while(len--)
  {
* data=spi_read(0xff);
data++;
  }
  spi_write(0xff);       //这两句是读伪指令
  spi_write(0xff);
  sd_cs=1;
  spi_write(0xff);
  return 0;
}

只看该作者 · 2015-3-21 22:49

/*********************************************************/
//function:sd_writesingleblock
//description:sd卡写单块数据
//input:预留ram区的指针，扇区号（注意为物理扇区号）
/***********************************************************/
byte sd_writesingleblock(byte *data,dword sector)
{
  byte r1=0,retry=0;
  word i=0;
  r1=jc_sd_cmd(24,sector,0);

  if(r1!=0) return r1;
  sd_cs=0;
  spi_write(0xff);    //先发三个空数据等待sd卡准备好
  spi_write(0xff);
  spi_write(0xff);
  spi_write(0xfe);    //发送起始令牌
  for(i=0;i<512;i++)
  {
spi_write(*data++);
  }

  spi_write(0xff);
  spi_write(0xff);
  r1=spi_read(0xff);
  if((r1&0x1f)!=0x05)
  return (r1);
  while(spi_read(0xff)==0);
  sd_cs=1;
  spi_write(0xff);
  return 0;
}

至此为本篇SD卡底层驱动，代码为早期写的可能不是很正规