浅谈dsPIC33F系列DSC的SD存储卡接口设计

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。

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电感器生产、R1b、R2、R3。

除了SEND_STATU空心电感线圈S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。

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。

2 SD卡接口电路设计

16位的dsPIC33F系列DSC具有高达40 MIPS的指令周期，继承了Microchip公司之前8位和16位MCU产品的优点，并保持着对以往低成本开发系统的兼容性。dsPIC33FJ64GP706是其中一款64引脚的通用产品，拥有高达64 KB的Flash程序存储器和16 KB的数据存储器。

图3所示为dsPIC33FJ64GP706与SD卡座的接口电路。为了防止在无卡接入或卡驱动器呈高阻态时总线悬空，在每根信号线上要接一个上拉电阻，根据SD卡规范（见参考文献，第6章），电阻的阻值可以取10～90kΩ。卡座的CD引脚是SD卡检测信号引脚，当有卡插入时，该引脚对地短路。WP是写保护信号引脚，在卡插入且没有写保护时，该引脚对地短路；如果SD卡写保护或没有卡插入，该引脚通过上拉电阻接到电源正极。

3 SD卡接口的实现

3.1 选择SD卡的SPI模式并初始化SD卡

在上电之后，主机开始发送时钟信号，此共模电感时的时钟频率不能超过400 kHz。主机要连续发送至少74个时钟周期的“1”才能使SD卡准备好通信，然后选择SPI模式。SD卡进入SPI模式之后，就可以接收来自主机的操作指令了。这时候主机发送SEND_OP_COND指令，激活卡的初始化过程。在得到正确的响应之后，主机再发送SEND_CSD指令读取CSD寄存器的内容。

3.2 指令和响应交互过程的软件实现

typSD_CMD是自定贴片电感义的结构类型，包含指令索引、CRC和响应格式。最后一个字节数据用来说明该指令有无后续数据块，例如READ_SINGLE_BLOCK（单数据块读指令），它需要SD卡发送一个数据块的数据，因此其后的数据为“1”。对于指令索引，是把开始位和传输位与6位索引值包含在一起的数据。例如G0_IDLE_STATE的索引值是二进制“000000”，加上开始位“O”和传输位“1”，成为“01000000”，即“Ox40”，READ_SINGLE_BLOCK的索引值是“010001”，加上开始位和传输位，成为“01010001”即"0x51”。

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