EDN China > 设计实例 > 微处理器与DSP > DSP应用 > 正文
? 2016博客大赛-不限主题,寻找电子导师,大奖升级??

(多图) dsPIC33F系列DSC的 SD存储卡接口设计

合肥电子工程学院 程宇 朱良学?? 2008年12月22日 ?? 收藏0

  引 言

  SD存储卡(Secure Digital Memory Card)由SD联盟(松下、东芝及美国SanDisk公司)于1999年8月共同开发研制,是一种基于半导体快闪存储器的新一代存储设备,被广泛地使用在便携式装置上,例如数码相机、PDA和多媒体播放器等。大小犹如一张邮票的SD存储卡,重量只有2g,却拥有高存储容量、快速数据传输率、极大的移动灵活性以及很好的安全性。

  SD卡支持SD和SPI两种传输模式,主机系统可以选择其中任意一种模式。SD模式允许4线的高速数据传输。SPI模式使用通用的SPI接口。这种模式相对于SD模式的不足之处是丧失了速度,但是却有着接口简单易于实现的优点。SD卡的SPI模式使得SD卡可以和市场上大部分微控制器进行通信。

  Microchip公司的dsPIC33F系列通用DSC(数字信号控制器),是在16位MCU架构基础之上添加了DSP引擎,从而具有数字信号处理功能的微控制器产品。该系列DSC集成了DCI(数据转换器)接口,尤其适用于语音和音频的应用。

  本文首先简要介绍SD卡的相关规范,之后利用dsPIC33FJ64GP706通用DSC设计了SD卡接口电路,最后通过SPI模式实现了对SD卡的基本操作。本设计可以使SD存储卡成为类似嵌入式系统产品的数据存储器。

  1 SD卡相关规范简介

  SD联盟在2000年联合发布了SD卡规范1.O版本,包括3个部分:物理层规范,文件系统规范以及安全规范。SD卡规范V1.0采用FAT的文件系统,因此最大存储容量可以达到2 GB。2006年,SD卡规范V2.0发布。新规范根据容量定义了两种卡,即标准容量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文件系统,存储容量突破了2 GB的限制。新规范定义的最大容量为32 GB。但是由于成本的原因,标准容量SD卡仍然是市场的主流产品。在以微控制器为核心的嵌入式系统中,主要使用SD卡的SPI。模式进行通信,这使得标准容量的SD卡更为合适。本设计适用于2GB以下任意容量的SD卡。

  1.1 概 述

  SD存储卡在2.7~3.6 V电压下正常工作,工作频率为0~25MHz。图1是普通SD卡的外形和引脚排列。在SPI模式时,第8和第9脚不使用。表1列出了各引脚在SPI模式时的定义和功能描述。

普通SD卡的外形和引脚排列

  图中的WP是一个机械滑片,通过滑动到不同的位置来对SD卡进行写保护。

  SD卡内部有6个和接口相关的寄存器:OCR、CID、CSD、RCA、DSR和SCR。它们只能通过各自对应的指令来访问。OCR、CID、CSD和SCR携带SD卡的规范信息,RCA和DSR作为配置寄存器装载了SD卡的配置参数。

  1.2 SPI协议

  系统上电之后,如果主机在将CS线声明为低电平的同时发送复位指令(CMDO),则SPI模式启用。SD卡在SPI模式下按字节进行通信,每一个指令和数据块都由数个字节组成并与CS信号对齐(也就是长度为8个时钟周期的整数倍)。

  主机和SD卡之间是通过指令与响应来实现交互的。

  图2给出了SPI模式下基本的指令与响应的时序。

各引脚在SPI模式时的定义和功能描述

点击看原图

SPI模式下基本的指令与响应的时序

点击看原图

  图中一个方格代表一个字节,H为逻辑全“1”,L为逻辑全“O”,X代表未知,Z为高阻态。NCS、NEC和NCR都是包含N个8时钟周期,具体N的取值范围在SD卡规范中给出了详细的说明。

  SD卡所有的指令,长度都是6字节。表2列出了指令格式。

指令格式

点击看原图

  在有效接收到主机发来的指令之后,SD卡将会把对应的响应数据段放在总线上,主机根据响应的内容判断SD卡的状态。所有的响应都是MSB优先传输。SD卡有4种类型的响应格式,分别为R1、R1b、R2、R3。

  除了SEND_STATUS和READ_OCR指令外,其他指令的响应都是格式R1。格式R1的长度为1字节,并且最高位总是0。其余每位均是错误指示,在指令接收过程中发生了什么样的错误,对应的错误位就会是“1”。R1b和R1具有相同的格式,它将伴随一个附加的busy信号。busy信号的长度可以是任意个字节。全零表示卡处在“忙”的状态。格式R2的长度为2字节,它是指令SEND_STATUS的响应。它的高字节和R1相同,低字节同样作为状态指示。当接收到了READ_OCR指令时,SD卡将会产生格式R3的响应,该响应的长度为5字节。最高字节和R1相同,其余的4字节将包含SD卡的OCR寄存器信息。

  在SD卡规范中详细描述了每条指令的格式内容及作用,并给出了各条指令所对应的响应。对于每种响应的信息也有详细的说明,具体信息参阅参考文献。


上一页123下一页
?? ?? ??


打开微信“扫一扫”,打开网页后点击屏幕右上角分享按钮

1.扫描左侧二维码
2.点击右上角的分享按钮
3.选择分享给朋友
?? ??

SD存储卡? SPI总线? dsPIC33F系列? DSC?

相关文章

我来评论
美国的游客
美国的游客 ??? (您将以游客身份发表,请登录 | 注册)
?
有问题请反馈