- 一、介绍
- 1.SD 卡
- 2. SD的通讯模式
- 3.SD引脚定义
- 二、SD卡驱动介绍
- 1.SD寄存器介绍
- 2、SD卡识别流程
- 初始化过程
- 3、读写SD卡
- SD卡读取数据（CMD17）：
- SD卡写数据（CMD24）：
- 三、SD卡驱动源码
- 源文件
- 头文件
- 使用指南
- 在不同的平台下实现以下函数
安全数码卡， 它是在 MMC 的基础上发展而来， 是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备。按容量分类，可以将SD 卡分为 3 类： SD 卡、 SDHC 卡、 SDXC 卡。SD卡(SDSC)：0~2G SDHC卡：2~32G SDXC卡：32G~2T
2. SD的通讯模式- SD 卡模式（通过 SD 总线通信）：允许 4 线的高速数据传输，只能使用 3.3V 的 IO 电平，所以， MCU 一定要能够支持 3.3V 的 IO 端口输出。
- SPI 模式：同 SD 卡模式相比就是丧失了速度，在 SPI 模式下， CS/MOSI/MISO/CLK 都需要加 10~100K 左右的上拉电阻。
| 名称 | 宽度 | 描述 |
|---|---|---|
| CID | 128 | 卡识别寄存器 |
| CSD | 128 | 卡描述数据寄存器：卡操作条件相关的信息数据。 |
| OCR | 32 | 操作条件寄存器 |
| RCA | 16 | 相对卡地址寄存器：本地系统中卡的地址，动态变化，在卡的初始化时确定。（SPI模式中没有） |
| SCR | 64 | SD配置寄存器：SD卡特定信息数据 |
- 初始化与 SD 卡连接的硬件条件（MCU 的 SPI 配置， IO 口配置；
- 上电延时（>74 个 CLK）（因为 SD 卡内部有个供电电压上升时间，大概为 64 个 CLK，剩下的 10 个 CLK 用于 SD 卡同步，之后才能开始 CMD0 的操作）；
- 复位卡（CMD0），进入 IDLE 状态；
- 发送 CMD8，检查是否支持 2.0 协议；
- 根据不同协议检查 SD 卡（命令包括： CMD55、 CMD41、 CMD58 和 CMD1 等）；
- 取消片选，发多 8 个 CLK（提供 SD 卡额外的时钟，完成某些操作），结束初始化；
- 发送 CMD17；
- 接收卡响应 R1；
- 接收数据起始令牌 0xFE；
- 接收数据；
- 接收 2 个字节的 CRC，如果不使用 CRC，这两个字节在读取后可以丢掉。
- 禁止片选之后，发多 8 个 CLK；
- 发送 CMD24;
- 接收卡响应 R1；
- 发送写数据起始令牌 0xFE；
- 发送数据；
- 发送 2 字节的伪 CRC；
- 禁止片选之后，发多 8 个 CLK；
#include "mmc_sd.h"
uint8_t SD_Type = 0;//SD卡的类型
uint32_t Capacity = 0; //可用扇区数
移植修改区///
//SPI初始化
void hal_spi_init(void)
{
}
uint8_t SD_SPI_ReadWriteByte(uint8_t Dat)
{
}
//取消选择,释放SPI总线
void SD_DisSelect(void)
{
SD_CS_HIGH_HRS();
SD_SPI_ReadWriteByte(0xff);//提供额外的8个时钟
}
//选择sd卡,并且等待卡准备OK
//返回值:0,成功;1,失败;
uint8_t SD_Select(void)
{
SD_CS_LOW_HRS();
if(SD_WaitReady()==0)return 0;//等待成功
SD_DisSelect();
return 1;//等待失败
}
///
//等待卡准备好
//返回值:0,准备好了;其他,错误代码
uint8_t SD_WaitReady(void)
{
uint32_t t=0;
do
{
if(SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF)==0xFF)return 0;//OK
t++;
}
while(t<0xFFFFFF); //等待
return 1;
}
//等待SD卡回应
//Response:要得到的回应值
//返回值:0,成功得到了该回应值
// 其他,得到回应值失败
uint8_t SD_GetResponse(uint8_t Response)
{
uint16_t Count=0xFFF;//等待次数
while ((SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF)!=Response)&&Count)Count--;//等待得到准确的回应
if (Count==0)return MSD_RESPONSE_FAILURE;//得到回应失败
else return MSD_RESPONSE_NO_ERROR;//正确回应
}
//从sd卡读取一个数据包的内容
//buf:数据缓存区
//len:要读取的数据长度.
//返回值:0,成功;其他,失败;
uint8_t SD_RecvData(uint8_t*buf,uint16_t len)
{
if(SD_GetResponse(0xFE))return 1;//等待SD卡发回数据起始令牌0xFE
while(len--)//开始接收数据
{
*buf=SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF);
buf++;
}
//下面是2个伪CRC（dummy CRC）
SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF);
SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF);
return 0;//读取成功
}
//向sd卡写入一个数据包的内容 512字节
//buf:数据缓存区
//cmd:指令
//返回值:0,成功;其他,失败;
uint8_t SD_SendBlock(uint8_t*buf,uint8_t cmd)
{
uint16_t t;
if(SD_WaitReady())return 1;//等待准备失效
SD_SPI_ReadWriteByte(cmd);
if(cmd!=0xFD)//不是结束指令
{
for(t=0; t<512; t++)SD_SPI_ReadWriteByte(buf[t]); //提高速度,减少函数传参时间
SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF);//忽略crc
SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF);
t=SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF);//接收响应
if((t&0x1F)!=0x05)return 2;//响应错误
}
return 0;//写入成功
}
//向SD卡发送一个命令
//输入: uint8_t cmd 命令
// uint32_t arg 命令参数
// uint8_t crc crc校验值
//返回值:SD卡返回的响应
uint8_t SD_SendCmd(uint8_t cmd, uint32_t arg, uint8_t crc)
{
uint8_t r1;
uint8_t Retry=0;
SD_DisSelect();//取消上次片选
if(SD_Select())return 0xFF;//片选失效
//发送
SD_SPI_ReadWriteByte(cmd | 0x40);//分别写入命令
SD_SPI_ReadWriteByte(arg >> 24);
SD_SPI_ReadWriteByte(arg >> 16);
SD_SPI_ReadWriteByte(arg >> 8);
SD_SPI_ReadWriteByte(arg);
SD_SPI_ReadWriteByte(crc);
if(cmd==CMD12)SD_SPI_ReadWriteByte(0xff);//Skip a stuff byte when stop reading
//等待响应，或超时退出
Retry=0x1F;
do
{
r1=SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF);
}
while((r1&0x80) && Retry--);
//返回状态值
return r1;
}
//获取SD卡的CID信息，包括制造商信息
//输入: uint8_t *cid_data(存放CID的内存，至少16Byte）
//返回值:0：NO_ERR
// 1：错误
uint8_t SD_GetCID(uint8_t *cid_data)
{
uint8_t r1;
//发CMD10命令，读CID
r1=SD_SendCmd(CMD10,0,0x01);
if(r1==0x00)
{
r1=SD_RecvData(cid_data,16);//接收16个字节的数据
}
SD_DisSelect();//取消片选
if(r1)return 1;
else return 0;
}
//获取SD卡的CSD信息，包括容量和速度信息
//输入:uint8_t *cid_data(存放CID的内存，至少16Byte）
//返回值:0：NO_ERR
// 1：错误
uint8_t SD_GetCSD(uint8_t *csd_data)
{
uint8_t r1;
r1=SD_SendCmd(CMD9,0,0x01);//发CMD9命令，读CSD
if(r1==0)
{
r1=SD_RecvData(csd_data, 16);//接收16个字节的数据
}
SD_DisSelect();//取消片选
if(r1)return 1;
else return 0;
}
//获取SD卡的总扇区数（扇区数）
//返回值:0： 取容量出错
// 其他:SD卡的容量(扇区数/512字节)
//每扇区的字节数必为512，因为如果不是512，则初始化不能通过.
uint32_t SD_GetSectorCount(void)
{
uint8_t csd[16];
uint32_t Capacity;
uint8_t n;
uint16_t csize;
//取CSD信息，如果期间出错，返回0
if(SD_GetCSD(csd)!=0) return 0;
//如果为SDHC卡，按照下面方式计算
if((csd[0]&0xC0)==0x40) //V2.00的卡
{
csize = csd[9] + ((uint16_t)csd[8] << 8) + 1;
Capacity = (uint32_t)csize << 10;//得到扇区数
}
else //V1.XX的卡
{
n = (csd[5] & 15) + ((csd[10] & 128) >> 7) + ((csd[9] & 3) << 1) + 2;
csize = (csd[8] >> 6) + ((uint16_t)csd[7] << 2) + ((uint16_t)(csd[6] & 3) << 10) + 1;
Capacity= (uint32_t)csize << (n - 9);//得到扇区数
}
return Capacity;
}
uint8_t SD_Idle_Sta(void)
{
uint16_t i;
uint8_t retry;
for(i=0; i<0xf00; i++); //纯延时，等待SD卡上电完成
//先产生>74个脉冲，让SD卡自己初始化完成
for(i=0; i<10; i++)SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF);
//-----------------SD卡复位到idle开始-----------------
//循环连续发送CMD0，直到SD卡返回0x01,进入IDLE状态
//超时则直接退出
retry = 0;
do
{
//发送CMD0，让SD卡进入IDLE状态
i = SD_SendCmd(CMD0, 0, 0x95);
retry++;
}
while((i!=0x01)&&(retry<200));
//跳出循环后，检查原因：初始化成功？or 重试超时？
if(retry==200)return 1; //失败
return 0;//成功
}
//初始化SD卡
uint8_t SD_Initialize(void)
{
uint8_t r1; // 存放SD卡的返回值
uint16_t retry; // 用来进行超时计数
uint8_t buf[4];
uint16_t i;
while(SD_Idle_Sta());
SD_Type=0;//默认无卡
if(SD_SendCmd(CMD8,0x1AA,0x87)==1)//SD V2.0
{
for(i=0; i<4; i++)buf[i]=SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF); //Get trailing return value of R7 resp
if(buf[2]==0x01&&buf[3]==0xAA)//卡是否支持2.7~3.6V
{
retry=0xFFFE;
do
{
SD_SendCmd(CMD55,0,0x01); //发送CMD55
r1=SD_SendCmd(CMD41,0x40000000,0x01);//发送CMD41
}
while(r1&&retry--);
if(retry&&SD_SendCmd(CMD58,0,0x01)==0)//鉴别SD2.0卡版本开始
{
for(i=0; i<4; i++)buf[i]=SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF); //得到OCR值
if(buf[0]&0x40)SD_Type=SD_TYPE_V2HC; //检查CCS
else SD_Type=SD_TYPE_V2;
}
}
}
else //SD V1.x/ MMC V3
{
SD_SendCmd(CMD55,0,0x01); //发送CMD55
r1=SD_SendCmd(CMD41,0,0x01); //发送CMD41
if(r1<=1)
{
SD_Type=SD_TYPE_V1;
retry=0xFFFE;
do //等待退出IDLE模式
{
SD_SendCmd(CMD55,0,0x01); //发送CMD55
r1=SD_SendCmd(CMD41,0,0x01);//发送CMD41
}
while(r1&&retry--);
}
else
{
SD_Type=SD_TYPE_MMC;//MMC V3
retry=0xFFFE;
do //等待退出IDLE模式
{
r1=SD_SendCmd(CMD1,0,0x01);//发送CMD1
}
while(r1&&retry--);
}
if(retry==0||SD_SendCmd(CMD16,512,0x01)!=0)SD_Type=SD_TYPE_ERR;//错误的卡
}
SD_GetSectorCount();
SD_DisSelect();//取消片选
if(SD_Type)return 0;
else if(r1)return r1;
return 0xaa;//其他错误
}
//读SD卡
//buf:数据缓存区
//sector:扇区
//cnt:扇区数
//返回值:0,ok;其他,失败.
uint8_t SD_ReadDisk(uint8_t*buf,uint32_t sector,uint8_t cnt)
{
uint8_t r1;
if(SD_Type!=SD_TYPE_V2HC)sector <<= 9;//转换为字节地址
if(cnt==1)
{
r1=SD_SendCmd(CMD17,sector,0x01);//读命令
if(r1==0)//指令发送成功
{
r1=SD_RecvData(buf,512);//接收512个字节
}
}
else
{
r1=SD_SendCmd(CMD18,sector,0x01);//连续读命令
do
{
r1=SD_RecvData(buf,512);//接收512个字节
buf+=512;
}
while(--cnt && r1==0);
SD_SendCmd(CMD12,0,0x01); //发送停止命令
}
SD_DisSelect();//取消片选
return r1;//
}
//写SD卡
//buf:数据缓存区
//sector:起始扇区
//cnt:扇区数
//返回值:0,ok;其他,失败.
uint8_t SD_WriteDisk(uint8_t*buf,uint32_t sector,uint8_t cnt)
{
uint8_t r1;
if(SD_Type!=SD_TYPE_V2HC)sector *= 512;//转换为字节地址
if(cnt==1)
{
r1=SD_SendCmd(CMD24,sector,0x01);//读命令
if(r1==0)//指令发送成功
{
r1=SD_SendBlock(buf,0xFE);//写512个字节
}
}
else
{
if(SD_Type!=SD_TYPE_MMC)
{
SD_SendCmd(CMD55,0,0x01);
SD_SendCmd(CMD23,cnt,0x01);//发送指令
}
r1=SD_SendCmd(CMD25,sector,0x01);//连续读命令
if(r1==0)
{
do
{
r1=SD_SendBlock(buf,0xFC);//接收512个字节
buf+=512;
}
while(--cnt && r1==0);
r1=SD_SendBlock(0,0xFD);//接收512个字节
}
}
SD_DisSelect();//取消片选
return r1;//
}
uint8_t SD_disk_status(void)
{
return 1;
}
uint8_t SD_disk_initialize(void)
{
if(SD_Initialize() == 0)
return 1;
else
return 0;
}
头文件
#ifndef _MMC_SD_H_ #define _MMC_SD_H_ 移植修改区/// #include使用指南 在不同的平台下实现以下函数#include "nrf_drv_common.h" #include "nrf_drv_spi.h" #include "app_util_platform.h" #include "app_error.h" #include "nrf_gpio.h" #include "boards.h" #include "nrf_delay.h" #include "ds1302.h" #define SPI_INSTANCE 0 #define SPI_SS_PIN 28 #define SPI_SCK_PIN 29 #define SPI_MOSI_PIN 30 #define SPI_MISO_PIN 31 #define SD_CS_STANDARD0_NODRIVE_HRS() do { NRF_GPIO->PIN_CNF[SPI_SS_PIN] = (GPIO_PIN_CNF_SENSE_Disabled << GPIO_PIN_CNF_SENSE_Pos) |(GPIO_PIN_CNF_DRIVE_S0D1 << GPIO_PIN_CNF_DRIVE_Pos) |(GPIO_PIN_CNF_PULL_Pullup << GPIO_PIN_CNF_PULL_Pos) |(GPIO_PIN_CNF_INPUT_Connect << GPIO_PIN_CNF_INPUT_Pos) |(GPIO_PIN_CNF_DIR_Input << GPIO_PIN_CNF_DIR_Pos); } while (0) #define SD_CS_OUTPUT_HRS() do { NRF_GPIO->DIRSET = (1UL << SPI_SS_PIN); } while(0) #define SD_CS_HIGH_HRS() do { NRF_GPIO->OUTSET = (1UL << SPI_SS_PIN); } while(0) #define SD_CS_LOW_HRS() do { NRF_GPIO->OUTCLR = (1UL << SPI_SS_PIN); } while(0) /// // SD卡类型定义 #define SD_TYPE_ERR 0x00 #define SD_TYPE_MMC 0x01 #define SD_TYPE_V1 0x02 #define SD_TYPE_V2 0x04 #define SD_TYPE_V2HC 0x06 // SD卡指令表 #define CMD0 0 //卡复位 #define CMD1 1 #define CMD8 8 //命令8 ，SEND_IF_COND #define CMD9 9 //命令9 ，读CSD数据 #define CMD10 10 //命令10，读CID数据 #define CMD12 12 //命令12，停止数据传输 #define CMD16 16 //命令16，设置SectorSize 应返回0x00 #define CMD17 17 //命令17，读sector #define CMD18 18 //命令18，读Multi sector #define CMD23 23 //命令23，设置多sector写入前预先擦除N个block #define CMD24 24 //命令24，写sector #define CMD25 25 //命令25，写Multi sector #define CMD41 41 //命令41，应返回0x00 #define CMD55 55 //命令55，应返回0x01 #define CMD58 58 //命令58，读OCR信息 #define CMD59 59 //命令59，使能/禁止CRC，应返回0x00 //数据写入回应字意义 #define MSD_DATA_OK 0x05 #define MSD_DATA_CRC_ERROR 0x0B #define MSD_DATA_WRITE_ERROR 0x0D #define MSD_DATA_OTHER_ERROR 0xFF //SD卡回应标记字 #define MSD_RESPONSE_NO_ERROR 0x00 #define MSD_IN_IDLE_STATE 0x01 #define MSD_ERASE_RESET 0x02 #define MSD_ILLEGAL_COMMAND 0x04 #define MSD_COM_CRC_ERROR 0x08 #define MSD_ERASE_SEQUENCE_ERROR 0x10 #define MSD_ADDRESS_ERROR 0x20 #define MSD_PARAMETER_ERROR 0x40 #define MSD_RESPONSE_FAILURE 0xFF extern uint8_t SD_Type;//SD卡的类型 extern uint32_t Capacity; #define SECTOR_SIZE 512 //扇区大小 #define BLOCK_SIZE 1 //块大小 uint8_t SD_disk_status(void); uint8_t SD_disk_initialize(void); uint8_t SD_ReadDisk(uint8_t*buf,uint32_t sector,uint8_t cnt); //读块 uint8_t SD_WriteDisk(uint8_t*buf,uint32_t sector,uint8_t cnt); //写块 //函数申明区 uint8_t SD_WaitReady(void); //等待SD卡准备 uint8_t SD_GetResponse(uint8_t Response); //获得相应 uint8_t SD_Initialize(void); //初始化 uint32_t SD_GetSectorCount(void); //读扇区数 uint8_t SD_GetCID(uint8_t *cid_data); //读SD卡CID uint8_t SD_GetCSD(uint8_t *csd_data); //读SD卡CSD void hal_spi_init(void); void Set_spi_speed(void); #endif
- 初始化SPI函数:**void hal_spi_init(void);**
- 实现SPI的传输数据函数： **uint8_t SD_SPI_ReadWriteByte(uint8_t Dat)**
- 实现对片选（CS）脚的控制：void SD_DisSelect(void）uint8_t SD_Select(void)
