摘要：分析了基于STC單片機的SD卡的讀寫操作，給出了一種基于高速、低功耗、超強抗干擾的新一代STCl2C5A60S2系列IT單片機的SD卡讀寫方法。該方法利用串行外圍接口總線與SD卡相連，從而實現(xiàn)了對SD卡的數(shù)據(jù)讀寫。
關鍵詞：SD卡讀寫；STCl2C5A613S2；單片機；串行接口總線；外圍設備

O 引言
    SD卡是一種微型、低功耗、可移動的Flash多功能存儲卡，該卡向上兼容MMC卡，并增加了智能保護機制，以有效地防止盜版，同時具有更快的傳輸速率及更高的存儲容量，可廣泛用于便攜式消費類電子產(chǎn)品中。本文首先介紹了STC12C5A60S2單片機在SPI協(xié)議下與SD卡的硬件接口電路，然后簡要闡述了SPI總線模式以及軟件模擬的SPI總線數(shù)據(jù)通訊，最后給出了實現(xiàn)SD卡的初始化和讀寫操作的軟件流程。

1 STC單片機
    STCl2C5A60S2／AD／PWM系列單片機是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘／機器周期(IT)的單片機，這是一種高速、低功耗、超強抗干擾的新一代805l單片機，它的指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度比8051快8～12倍．工作電壓為5．5～3．3 V (5 V單片機)，工作頻率范圍為O～35 MHz。該單片機內(nèi)部集成有MAX810專用復位電路，2路PWM，8路高速10位A／D轉(zhuǎn)換(250 K／S)，片上還集成有1280字節(jié)RAM，I／O口驅(qū)動能力均可達到20 mA，無需專用編程器和仿真器數(shù)秒內(nèi)即可通過串口(P3．0／P3．1)下載用戶程序，由于其帶有通用全雙工異步串行口(UART)，因此，特別適合電機控制，而且干擾較強的場合。

2 硬件電路設計
    本SD卡讀寫系統(tǒng)中的接口電路采用的STCl2C5A60S2單片機控制，并通過軟件編程實現(xiàn)SPI模式的數(shù)據(jù)傳輸(包括串行時鐘、數(shù)據(jù)的輸入和輸出)。在SPI模式下。單片機與SD卡的連接主要有四根線(包括時鐘線，兩根數(shù)據(jù)傳輸線和一根片選線)，其接口硬件連接電路如圖1所示。

    圖2所示是基于STCl2C5A60S2單片機的SD卡讀寫電路設計原理圖，其中包括STC12C5A60S2單片機的晶振電路和復位電路SD卡連接電路、和SD卡套插座連接電路。

3 通訊模式的選擇
    通常，SD卡有兩種總線模式，即SD總線模式和SPI總線模式。其中SD總線模式采用四條數(shù)據(jù)線并行傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸速率高，但是傳輸協(xié)議復雜，只有少數(shù)單片機才提供有此接口，而用軟件方法模擬SD總線又比較繁瑣，會降低SD卡的數(shù)據(jù)傳輸速率；而SPI總線模式只有一條數(shù)據(jù)傳輸線。傳輸協(xié)議簡單，易于實現(xiàn)，雖然數(shù)據(jù)傳輸速率較低，但絕大多數(shù)中高檔單片機都提供有SPI總線，同時由于其易于用軟件方法來模擬。因此，本設計采用SPI總線模式。
    SPI總線技術(shù)是MOTOROIA公司推出的一種同步串行總線接口，是目前單片機應用系統(tǒng)中最常用的幾種串行擴展接口之一。 SPI總線主要通過三根線進行數(shù)據(jù)傳輸，包括同步時鐘線SCK、主機輸入／從機輸出數(shù)據(jù)線MISO、主機輸出／從機輸人數(shù)據(jù)線MOSI。另外，它還有一條低電平有效的從機片選線CS，片選信號以及同步時鐘脈沖由主機提供。SPI總線模式的數(shù)據(jù)是以字節(jié)為單位進行傳輸?shù)?，主機與SD卡的各種通信都由主機控制。

4 軟件設計
4．1 SD卡的初始化
    SD卡從上電到對SD卡進行正確的讀寫操作，往往都需要一個上電初始化的過程。SD卡上電后，主機必須先向SD卡發(fā)送74個時鐘周期，以完成SD卡的上電過程。通常SD卡上電后會自動進入SD總線模式，并在SD總線模式下向SD卡發(fā)送復位命令(CMD0)。因此，主機在對SD卡進行任何操作前，都必須先要拉低SD卡的片選信號CS(card select)，以使SD卡進入SPI總線模式，然后再由主機向SD卡發(fā)送命令。SD卡可以響應主機發(fā)來的各種應答信號，同時向主機發(fā)送一個特殊的數(shù)據(jù)響應標志。若主機讀到的應答信號為01，即表明SD卡已進人SPI模式，此時，主機即可不斷地向SD卡發(fā)送命令字(CMDl)并讀取SD卡的應答信號，直到應答信號為00，表明SD卡已完成初始化過程，并準備好接受下一命令。此后，系統(tǒng)便可讀取SD卡的各寄存器，以進行讀寫等操作。SD卡初始化流程如圖3所示。下面是SD卡初始化的程序代碼：