資料介紹
引 言
SD存儲卡(Secure Digital Memory Card)由SD聯(lián)盟(松下、東芝及美國SanDisk公司)于1999年8月共同開發(fā)研制,是一種基于半導(dǎo)體快閃存儲器的新一代存儲設(shè)備,被廣泛地使用在便攜式裝置上,例如數(shù)碼相機、PDA和多媒體播放器等。大小猶如一張郵票的SD存儲卡,重量只有2g,卻擁有高存儲容量、快速數(shù)據(jù)傳輸率、極大的移動靈活性以及很好的安全性。
SD卡支持SD和SPI兩種傳輸模式,主機系統(tǒng)可以選擇其中任意一種模式。SD模式允許4線的高速數(shù)據(jù)傳輸。SPI模式使用通用的SPI接口。這種模式相對于SD模式的不足之處是喪失了速度,但是卻有著接口簡單易于實現(xiàn)的優(yōu)點。SD卡的SPI模式使得SD卡可以和市場上大部分微控制器進行通信。
Microchip公司的dsPIC33F系列通用DSC(數(shù)字信號控制器),是在16位MCU架構(gòu)基礎(chǔ)之上添加了DSP引擎,從而具有數(shù)字信號處理功能的微控制器產(chǎn)品。該系列DSC集成了DCI(數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器)接口,尤其適用于語音和音頻的應(yīng)用。
本文首先簡要介紹SD卡的相關(guān)規(guī)范,之后利用dsPIC33FJ64GP706通用DSC設(shè)計了SD卡接口電路,最后通過SPI模式實現(xiàn)了對SD卡的基本操作。本設(shè)計可以使SD存儲卡成為類似嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)存儲器。
1 SD卡相關(guān)規(guī)范簡介
SD聯(lián)盟在2000年聯(lián)合發(fā)布了SD卡規(guī)范1.O版本,包括3個部分:物理層規(guī)范,文件系統(tǒng)規(guī)范以及安全規(guī)范。SD卡規(guī)范V1.0采用FAT的文件系統(tǒng),因此最大存儲容量可以達到2 GB。2006年,SD卡規(guī)范V2.0發(fā)布。新規(guī)范根據(jù)容量定義了兩種卡,即標準容量SD卡和大容量SD卡。前者和1.O版本保持兼容,后者由于采用了FAT32文件系統(tǒng),存儲容量突破了2 GB的限制。新規(guī)范定義的最大容量為32 GB。但是由于成本的原因,標準容量SD卡仍然是市場的主流產(chǎn)品。在以微控制器為核心的嵌入式系統(tǒng)中,主要使用SD卡的SPI。模式進行通信,這使得標準容量的SD卡更為合適。本設(shè)計適用于2GB以下任意容量的SD卡。
1.1 概 述
SD存儲卡在2.7~3.6 V電壓下正常工作,工作頻率為0~25MHz。圖1是普通SD卡的外形和引腳排列。在SPI模式時,第8和第9腳不使用。表1列出了各引腳在SPI模式時的定義和功能描述。

圖中的WP是一個機械滑片,通過滑動到不同的位置來對SD卡進行寫保護。
SD卡內(nèi)部有6個和接口相關(guān)的寄存器:OCR、CID、CSD、RCA、DSR和SCR。它們只能通過各自對應(yīng)的指令來訪問。OCR、CID、CSD和SCR攜帶SD卡的規(guī)范信息,RCA和DSR作為配置寄存器裝載了SD卡的配置參數(shù)。
1.2 SPI協(xié)議
系統(tǒng)上電之后,如果主機在將CS線聲明為低電平的同時發(fā)送復(fù)位指令(CMDO),則SPI模式啟用。SD卡在SPI模式下按字節(jié)進行通信,每一個指令和數(shù)據(jù)塊都由數(shù)個字節(jié)組成并與CS信號對齊(也就是長度為8個時鐘周期的整數(shù)倍)。
主機和SD卡之間是通過指令與響應(yīng)來實現(xiàn)交互的。
SD存儲卡(Secure Digital Memory Card)由SD聯(lián)盟(松下、東芝及美國SanDisk公司)于1999年8月共同開發(fā)研制,是一種基于半導(dǎo)體快閃存儲器的新一代存儲設(shè)備,被廣泛地使用在便攜式裝置上,例如數(shù)碼相機、PDA和多媒體播放器等。大小猶如一張郵票的SD存儲卡,重量只有2g,卻擁有高存儲容量、快速數(shù)據(jù)傳輸率、極大的移動靈活性以及很好的安全性。
SD卡支持SD和SPI兩種傳輸模式,主機系統(tǒng)可以選擇其中任意一種模式。SD模式允許4線的高速數(shù)據(jù)傳輸。SPI模式使用通用的SPI接口。這種模式相對于SD模式的不足之處是喪失了速度,但是卻有著接口簡單易于實現(xiàn)的優(yōu)點。SD卡的SPI模式使得SD卡可以和市場上大部分微控制器進行通信。
Microchip公司的dsPIC33F系列通用DSC(數(shù)字信號控制器),是在16位MCU架構(gòu)基礎(chǔ)之上添加了DSP引擎,從而具有數(shù)字信號處理功能的微控制器產(chǎn)品。該系列DSC集成了DCI(數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器)接口,尤其適用于語音和音頻的應(yīng)用。
本文首先簡要介紹SD卡的相關(guān)規(guī)范,之后利用dsPIC33FJ64GP706通用DSC設(shè)計了SD卡接口電路,最后通過SPI模式實現(xiàn)了對SD卡的基本操作。本設(shè)計可以使SD存儲卡成為類似嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)存儲器。
1 SD卡相關(guān)規(guī)范簡介
SD聯(lián)盟在2000年聯(lián)合發(fā)布了SD卡規(guī)范1.O版本,包括3個部分:物理層規(guī)范,文件系統(tǒng)規(guī)范以及安全規(guī)范。SD卡規(guī)范V1.0采用FAT的文件系統(tǒng),因此最大存儲容量可以達到2 GB。2006年,SD卡規(guī)范V2.0發(fā)布。新規(guī)范根據(jù)容量定義了兩種卡,即標準容量SD卡和大容量SD卡。前者和1.O版本保持兼容,后者由于采用了FAT32文件系統(tǒng),存儲容量突破了2 GB的限制。新規(guī)范定義的最大容量為32 GB。但是由于成本的原因,標準容量SD卡仍然是市場的主流產(chǎn)品。在以微控制器為核心的嵌入式系統(tǒng)中,主要使用SD卡的SPI。模式進行通信,這使得標準容量的SD卡更為合適。本設(shè)計適用于2GB以下任意容量的SD卡。
1.1 概 述
SD存儲卡在2.7~3.6 V電壓下正常工作,工作頻率為0~25MHz。圖1是普通SD卡的外形和引腳排列。在SPI模式時,第8和第9腳不使用。表1列出了各引腳在SPI模式時的定義和功能描述。

圖中的WP是一個機械滑片,通過滑動到不同的位置來對SD卡進行寫保護。
SD卡內(nèi)部有6個和接口相關(guān)的寄存器:OCR、CID、CSD、RCA、DSR和SCR。它們只能通過各自對應(yīng)的指令來訪問。OCR、CID、CSD和SCR攜帶SD卡的規(guī)范信息,RCA和DSR作為配置寄存器裝載了SD卡的配置參數(shù)。
1.2 SPI協(xié)議
系統(tǒng)上電之后,如果主機在將CS線聲明為低電平的同時發(fā)送復(fù)位指令(CMDO),則SPI模式啟用。SD卡在SPI模式下按字節(jié)進行通信,每一個指令和數(shù)據(jù)塊都由數(shù)個字節(jié)組成并與CS信號對齊(也就是長度為8個時鐘周期的整數(shù)倍)。
主機和SD卡之間是通過指令與響應(yīng)來實現(xiàn)交互的。
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