ATMEL单片机SPI驱动SD卡详解

"本文主要介绍了如何为ATMEL单片机编写SD卡驱动，特别是采用SPI模式进行通信的细节。" 在嵌入式系统中，SD卡作为一种常用的存储设备，通常需要通过特定的驱动程序来实现与主机处理器的通信。在本案例中，我们将关注ATMEL单片机使用SPI（Serial Peripheral Interface）模式与SD卡交互的过程。 首先，理解SD卡的引脚定义是至关重要的。SD卡共有8个引脚，在SPI模式下，主要使用4个引脚进行通信：CS（Chip Select，片选）、CLK（时钟）、Data In（数据输入，DI）和Data Out（数据输出，DO）。其余引脚如CMD、DAT0-3在非SPI模式下用于更高速的数据传输，而在SPI模式下不被使用。 在SPI模式下，单片机通过CS信号线来选择SD卡，CLK线提供同步时钟，DI线用于数据输入，DO线用于数据输出。SD卡支持两种工作模式，即SD模式和SPI模式，SPI模式因其简单性和广泛存在于各种微控制器中的SPI控制器而被广泛应用。 编写SD卡的SPI驱动涉及以下几个关键步骤： 1. **初始化**：在上电或复位后，需要向SD卡发送特定的初始化命令，比如CMD0（GO_IDLE_STATE）来将卡置于SPI模式。之后，根据SD卡规范执行其他初始化命令，如CMD8（SEND_IF_COND）以检测卡的电压兼容性，CMD55（APP_CMD）和ACMD41（SDIOC_SEND_OP_COND）来设置操作条件。 2. **命令与数据传输**： - **命令传输**：每个命令由74个时钟周期的起始脉冲开始，接着是命令代码（4位），然后是 Argument（32位），最后是CRC7校验。例如，读扇区的CMD17命令，需要指定扇区地址作为Argument。命令结束后，SD卡会返回一个应答字节，根据应答字节的状态判断命令是否成功。 - **数据传输**：读写数据通常以块（Block）为单位，每个块包含512字节。读取数据时，SD卡会在开始数据传输前发送一个数据令牌（如0xFE表示读数据开始），然后是512字节的数据，最后是CRC16校验。写数据时，先发送数据，再等待应答。 3. **错误处理**：在传输过程中，需要检查应答字节和CRC校验，确保无误码和错误状态。例如，如果应答中的非法命令位（bit 2）为1，则表示发送的命令不受支持。 4. **扇区读写**：基本的读写操作通常涉及CMD17（READ_SINGLE_BLOCK）和CMD24（WRITE_SINGLE_BLOCK）命令。在发送命令后，遵循上述数据传输的流程，读取或写入512字节的数据。 编写SD卡驱动涉及到对SD卡协议和SPI通信协议的深入理解，包括命令结构、应答机制以及错误处理。通过合理的驱动设计，可以实现高效且可靠的SD卡读写操作。在实际项目中，为了提高代码的可复用性和可维护性，通常会将这些操作封装到一个SD卡驱动库中，方便其他应用程序调用。