TF卡 MicroSD卡使用信息
TF卡 或者SD卡封装,带自谈的
SD卡介绍
对于SD卡的硬件结构,在官方的文档上有很详细的介绍,如SD卡内的存储器结构、存储单元组织方式等内容。要实现对它的读写,最核心的是它的时序,笔者在经过了实际的测试后,使用51单片机成功实现了对SD卡的扇区读写,并对其读写速度进行了评估。下面先来讲解SD卡的读写时序。
覆写保护开关
在SD卡的右面通常有一个开关,即是覆写保护开关,当覆写保护开关拨下时,SD卡将受到覆写保护,资料只能阅读。当覆写保护开关在上面位置,便可以覆写资料。由于这保护开关是选择性的,有些品牌的SD卡没有此保护掣。
驱动模式
SD卡有两种驱动模式:SPI模式与SDIO模式。它们所使用的接口信号是不同的。在SPI模式下,只会用到SD卡的4根信号线,即CS、DI、SCLK与DO(分别是SD卡的片选、数据输入、时钟与数据输出)。
传输模式
SD卡共支持三种传输模式:SPI模式(独立序列输入和序列输出),1位SD模式(独立指令和数据通道,独有的传输格式), 4位SD模式(使用额外的针脚以及某些重新设置的针脚。支持四位宽的并行传输)。
(1) SD卡的引脚定义:及内部结构
SD卡引脚功能详述:
虽然标准SD卡是九脚,但原理图是SD卡座不是SD卡!!,所以原理图中一般都是11脚或更多。
一般10脚是检测卡是否插入,11脚是卡写保护的检测,再有其它引脚就是用于固定卡座的脚了,其实简单应用这两个脚都可以不要管的,这就是为什么SD卡原理图中的引脚版本不同引脚数目也不同了。
SDIO连接模式
SPI连接模式
注:S:电源供给 I:输入 O:采用推拉驱动的输出
PP:采用推拉驱动的输入输出
SD卡支持两种总线方式:SD方式与SPI方式。其中SD方式采用6线制,使用CLK、CMD、DAT0~DAT3进行数据通信。而SPI方式采用4线制,使用CS、CLK、DataIn、DataOut进行数据通信。SD方式时的数据传输速度与SPI方式要快,采用单片机对SD卡进行读写时一般都采用SPI模式。采用不同的初始化方式可以使SD卡工作于SD方式或SPI方式。这里只对其SPI方式进行介绍。
(2) SPI方式驱动SD卡的方法
SD卡的SPI通信接口使其可以通过SPI通道进行数据读写。从应用的角度来看,采用SPI接口的好处在于,很多单片机内部自带SPI控制器,不光给开发上带来方便,同时也见降低了开发成本。然而,它也有不好的地方,如失去了SD卡的性能优势,要解决这一问题,就要用SD方式,因为它提供更大的总线数据带宽。SPI接口的选用是在上电初始时向其写入第一个命令时进行的。以下介绍SD卡的驱动方法,只实现简单的扇区读写。
1) 命令与数据传输
1. 命令传输
SD卡自身有完备的命令系统,以实现各项操作。命令格式如下:
命令的传输过程采用发送应答机制,过程如下:
每一个命令都有自己命令应答格式。在SPI模式中定义了三种应答格式,如下表所示:
写命令的例程:
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
向SD卡中写入命令,并返回回应的第二个字节
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
unsigned char Write_Command_SD(unsigned char *CMD)
{undefined
unsigned char tmp;
unsigned char retry=0;
unsigned char i;
//禁止SD卡片选
SPI_CS=1;
//发送8个时钟信号
Write_Byte_SD(0xFF);
//使能SD卡片选
SPI_CS=0;
//向SD卡发送6字节命令
for (i=0;i<0x06;i++)
{undefined
Write_Byte_SD(*CMD++);
}
//获得16位的回应
Read_Byte_SD(); //read the first byte,ignore it.
do
{ //读取后8位
tmp = Read_Byte_SD();
retry++;
}
while((tmp==0xff)&&(retry<100));
return(tmp);
}
2) 初始化
SD卡的初始化是非常重要的,只有进行了正确的初始化,才能进行后面的各项操作。在初始化过程中,SPI的时钟不能太快,否则会造初始化失败。在初始化成功后,应尽量提高SPI的速率。在刚开始要先发送至少74个时钟信号,这是必须的。在很多读者的实验中,很多是因为疏忽了这一点,而使初始化不成功。随后就是写入两个命令CMD0与CMD1,使SD卡进入SPI模式
初始化时序图:
初始化例程:
//--------------------------------------------------------------------------
初始化SD卡到SPI模式
//--------------------------------------------------------------------------
unsigned char SD_Init()
{
unsigned char retry,temp;
unsigned char i;
unsigned char CMD[] = {0x40,0x00,0x00,0x00,0x00,0x95};
SD_Port_Init(); //初始化驱动端口
Init_Flag=1; //将初始化标志置1
for (i=0;i<0x0f;i++)
{undefined
Write_Byte_SD(0xff); //发送至少74个时钟信号
}
//向SD卡发送CMD0
retry=0;
do
{ //为了能够成功写入CMD0,在这里写200次
temp=Write_Command_SD(CMD);
retry++;
if(retry==200)
{ //超过200次
return(INIT_CMD0_ERROR);//CMD0 Error!
}
}
while(temp!=1); //回应01h,停止写入
//发送CMD1到SD卡
CMD[0] = 0x41; //CMD1
CMD[5] = 0xFF;
retry=0;
do
{ //为了能成功写入CMD1,写100次
temp=Write_Command_SD(CMD);
retry++;
if(retry==100)
{ //超过100次
return(INIT_CMD1_ERROR);//CMD1 Error!
}
}
while(temp!=0);//回应00h停止写入
Init_Flag=0; //初始化完毕,初始化标志清零
SPI_CS=1; //片选无效
return(0); //初始化成功
}
3) 读取CID
CID寄存器存储了SD卡的标识码。每一个卡都有唯一的标识码。
CID寄存器长度为128位。它的寄存器结构如下:
它的读取时序如下:
与此时序相对应的程序如下:
//------------------------------------------------------------------------------------
读取SD卡的CID寄存器 16字节 成功返回0
//-------------------------------------------------------------------------------------
unsigned char Read_CID_SD(unsigned char *Buffer)
{undefined
//读取CID寄存器的命令
unsigned char CMD[] = {0x4A,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF};
unsigned char temp;
temp=SD_Read_Block(CMD,Buffer,16); //read 16 bytes
return(temp);
}
4)读取CSD
CSD(Card-Specific Data)寄存器提供了读写SD卡的一些信息。其中的一些单元可以由用户重新编程。具体的CSD结构如下:
读取CSD 的时序:
相应的程序例程如下:
//-----------------------------------------------------------------------------------------
读SD卡的CSD寄存器 共16字节 返回0说明读取成功
//-----------------------------------------------------------------------------------------
unsigned char Read_CSD_SD(unsigned char *Buffer)
{
//读取CSD寄存器的命令
unsigned char CMD[] = {0x49,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF};
unsigned char temp;
temp=SD_Read_Block(CMD,Buffer,16); //read 16 bytes
return(temp);
}
4)
读取SD卡信息
综合上面对CID与CSD寄存器的读取,可以知道很多关于SD卡的信息,以下程序可以获取这些信息。如下:
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
//返回
// SD卡的容量,单位为M
// sector count and multiplier MB are in
u08 == C_SIZE / (2^(9-C_SIZE_MULT))
// SD卡的名称
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
void SD_get_volume_info()
{
unsigned char i;
unsigned char c_temp[5];
VOLUME_INFO_TYPE SD_volume_Info,*vinf;
vinf=&SD_volume_Info; //Init the pointoer;
/读取CSD寄存器
Read_CSD_SD(sectorBuffer.dat);
//获取总扇区数
vinf->sector_count = sectorBuffer.dat[6] & 0x03;
vinf->sector_count <<= 8;
vinf->sector_count += sectorBuffer.dat[7];
vinf->sector_count <<= 2;
vinf->sector_count += (sectorBuffer.dat[8] & 0xc0) >> 6;
// 获取multiplier
vinf->sector_multiply = sectorBuffer.dat[9] & 0x03;
vinf->sector_multiply <<= 1;
vinf->sector_multiply += (sectorBuffer.dat[10] & 0x80) >> 7;
//获取SD卡的容量
vinf->size_MB = vinf->sector_count >> (9-vinf->sector_multiply);
// get the name of the card
Read_CID_SD(sectorBuffer.dat);
vinf->name[0] = sectorBuffer.dat[3];
vinf->name[1] = sectorBuffer.dat[4];
vinf->name[2] = sectorBuffer.dat[5];
vinf->name[3] = sectorBuffer.dat[6];
vinf->name[4] = sectorBuffer.dat[7];
vinf->name[5] = 0x00; //end flag
}
以上程序将信息装载到一个结构体中,这个结构体的定义如下:
typedef struct SD_VOLUME_INFO
{ //SD/SD Card info
unsigned int size_MB;
unsigned char sector_multiply;
unsigned int sector_count;
unsigned char name[6];
} VOLUME_INFO_TYPE;
TF卡介绍
Micro SD Card,原名Trans-flashCard(TF卡),2004年正式更名为MicroSD Card,由SanDisk(闪迪)公司发明。MicroSD卡是一种极细小的快闪存储器卡,其格式源自SanDisk创造,原本这种记忆卡称为T-Flash,及后改称为TransFlash;而重新命名为MicroSD的原因是因为被SD协会(SDA) 采立。
它的体积为15mm x 11mm x1mm,差不多相等于手指甲的大小,是现时最细小的记忆卡。它也能通过SD转接卡来接驳于SD卡插槽中使用。现时MicroSD卡提供128MB、256MB、512MB、1G、2G、4G、8G、16G、32G、64G、128G的容量(MWC2014 世界移动通信大会期间,SanDisk(闪迪)打破了储存卡最高64GB容量的传统,正式发布了一款容量高达128GB的Micro SD XC 储存卡。
MicroSD的体积更小且可以转换SD卡使用,TF卡的电路和引脚和SD卡是一样的。
TF卡的PCB封装
从下图可以看出,靠近圆圈处的那个引脚没有和TF相连。
所以做TF封装和电路,9脚悬空
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