基于AT89C52单片机的SD卡读写设计

数据（先为高位）至串行接口芯片。至此，模拟1位数据输入输出便完成。此后再置P1.5为0，模拟下1位数据的输入输出，依此循环8次，即可完成1次通过SPI总线传输8位数据的操作。

　　本文的实现程序把SPI总线读写功能集成在一起，传递的val变量既是向SPI写的数据，也是从SPI读取的数据。具体程序如下：（程序是在Keil uVision2的编译环境下编写）

　　sbit CS=P3^5;

　　sbit CLK= P1^5;

　　sbit DataI=P1^7;

　　sbit DataO=P1^6;

　　#define SD_Disable() CS=1 //片选关

　　#define SD_Enable() CS=0 //片选开

　　unsigned char SPI_TransferByte(unsigned char val)

　　{

　　unsigned char BitCounter;

　　for(BitCounter=8; BiCounter!=0; BitCounter--)

　　{ CLK=0;

　　DataI=0; // write

　　if(val&0x80) DataI=1;

　　val<<=1;

　　CLK=1;

　　if(DataO)val|=1; // read

　　}

　　CLK=0;

　　return val;

　　}

　　SD卡的初始化

　　对SD卡进行操作首先要对SD卡进行初始化，初始化的过程中设置SD卡工作在SPI模式，其流程图如图3所示。

　　在复位成功之后可以通过CMD55和ACMD41判断当前电压是否在工作范围内。主机还可以继续通过CMD10读取SD卡的CID寄存器，通过CMD16设置数据Block长度，通过CMD9读取卡的CSD寄存器。从CSD寄存器中，主机可获知卡容量，支持的命令集等重要参数。SD卡初始化的C语言程序如下：

　　unsigned char SD_Init(void)

　　{ unsigned char retry,temp;

　　unsigned char i;

　　for (i=0;i<0x0f;i++)

　　{ SPI_TransferByte(0xff); //延迟74个以上的时钟

　　}

　　SD_Enable(); //开片选

　　SPI_TransferByte(SD_RESET); //发送复位命令

　　SPI_TransferByte(0x00);

　　SPI_TransferByte(0x00);

　　SPI_TransferByte(0x00);

　　SPI_TransferByte(0x00);

　　SPI_TransferByte(0x95);

　　SPI_TransferByte(0xff);

　　SPI_TransferByte(0xff);

　　retry=0;

　　do{ temp=Write_Command_SD(SD_INIT,0);

　　//发送初始化命令

　　retry++;

　　if(retry==100) //重试100次

　　{SD_Disable(); //关片选

　　return(INIT_CMD1_ERROR);

　　//如果重试100次失败返回错误号

　　}

　　}while(temp!=0);

　　SD_Disable(); //关片选

　　return(TRUE); //返回成功

　　}

数据块的读写

　　完成SD卡的初始化之后即可进行它的读写操作。SD卡的读写操作都是通过发送SD卡命令完成的。SPI总线模式支持单块（CMD24）和多块（CMD25）写操作，多块操作是指从指定位置开始写下去，直到SD卡收到一个停止命令CMD12才停止。单块写操作的数据块长度只能是512字节。单块写入时，命令为CMD24，当应答为0时说明可以写入数据，大小为512字节。SD卡对每个发送给自己的数据块都通过一个应答命令确认，它为1个字节长，当低5位为00101时，表明数据块被正确写入SD卡。

　　在需要读取SD卡中数据的时候，读SD卡的命令字为CMD17，接收正确的第一个响应命令字节为0xFE，随后是512个字节的用户数据块，最后为2个字节的CRC验证码。

　　可见，读写SD卡的操作都是在初始化后基于SD卡命令和响应完成操作的，写、读SD卡的程序流程图如图4和图5所示。

 结束语

　　实验结果表明单片机使用12MHz的晶体振荡器时，读写速度和功耗都基本令人满意，可以应用于对读写速度要求不高的情况下。本文详细阐述了用AT89C52单片机对SD卡进行操作的过程，提出了一种不带SD卡控制器，MCU读写SD卡的方法，实现了SD卡在电能监测及无功补偿数据采集系统中的用途。