HCS12X單片機(jī)的SD卡FAT文件系統(tǒng)讀寫設(shè)計(jì)

摘要：基于HCSl2X單片機(jī)SPI模塊讀取Micro SD卡與SD卡，并解析SD卡上FAT文件系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)文件的讀取與寫入。測試證明，系統(tǒng)對FAT文件系統(tǒng)的讀取穩(wěn)定，誤差小，速度較快。使用HCSl2X類單片機(jī)對SD卡進(jìn)行讀取，在汽車智能設(shè)計(jì)和單片機(jī)調(diào)試方面有較高的應(yīng)用價值。
關(guān)鍵詞：HCSl2X單片機(jī)；SPI模塊；SD卡；Micro SD卡；FAT文件系統(tǒng)

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，高容量存儲芯片日益向大容量小體積發(fā)展，其中以SD卡、Micro SD卡為突出代表。SD卡由日本松下、東芝及美國SanDisk公司于1999年8月共同開發(fā)研制。大小猶如一張郵票的SD卡，重量只有2 g，卻擁有高記憶容量、快速數(shù)據(jù)傳輸率、極大的移動靈
活性以及很好的安全性。通過單片機(jī)處理SD卡信息，可以將信息化嵌入式產(chǎn)業(yè)向更小體積發(fā)展?？紤]到穩(wěn)定性與讀取速度，研究中采用了Fr-eescale公司的16位單片機(jī)MC9S12XSl28MAA。為了進(jìn)一步滿足嵌入式研究的實(shí)時調(diào)試與應(yīng)用需要，把SD卡的讀取以及FATl6文件系統(tǒng)的讀取寫入移植到此單片機(jī)中，使開發(fā)應(yīng)用有更好的擴(kuò)展性。本文首次把FATl6文件系統(tǒng)的讀取移植到HCSl2X單片機(jī)上，并通過HCSl2X單片機(jī)的SPI模塊進(jìn)行SD卡的讀寫，取得了良好的效果。

1 研究平臺和設(shè)計(jì)思想
1．1 平臺介紹
①M(fèi)CS9S12XSl28MAA：Freescale公司16位單片機(jī)HCSl2X家族中的一員，相比于其他HCSl2X單片機(jī)，去除了XGATE協(xié)處理器，大大降低了成本。此單片機(jī)內(nèi)嵌了許多資源，包括128KB Flash、4 KB EEPROM、16 KBROM以及多種通信接口。
②Micro SD卡：采用SD架構(gòu)設(shè)計(jì)而成，尺寸幾乎只有一片指甲蓋大小，由摩托羅拉公司與SanDisk公司共同研發(fā)，是一種超小型卡(11 mm×15 mm×1 ram)，約為SD卡的1／4。它支持3種傳輸模式，SPI模式(獨(dú)立序列輸入和序列輸出)，1位SD模式(獨(dú)立指令和數(shù)據(jù)通道，獨(dú)有的
傳輸格式)，以及4位SD模式(使用額外的引腳以及某些重新設(shè)置的引腳，支持4位寬的并行傳輸)。
③CodeWarrior：Freescale公司開發(fā)的編程環(huán)境。本文使用的CodeWarrior Special 5．0 For S12(X)是專門針對HCSl2X單片機(jī)開發(fā)的，可以進(jìn)行程序的編輯、編譯、鏈接和在線調(diào)試等多項(xiàng)功能，支持在C語言中嵌入?yún)R編語言。
④移植條件：對于本文中的SD卡讀取與寫入，用戶的單片機(jī)推薦使用HCSl2X系列，也可使用HCSl2系列，但總線超頻會不穩(wěn)定，從而影響SD卡讀寫速率以及穩(wěn)定性。
1．2 設(shè)計(jì)思想
圖1顯示了本文中所使用的SD卡FAT文件系統(tǒng)通過MC9S12XSl28MAA進(jìn)行解析的軟硬件結(jié)構(gòu)體系。編譯鏈接軟件使用CodeWarrior 5．O，硬件采用MC9S12XSl28MAA單片機(jī)與Kingston公司的Micro SD卡。代碼由4部分組成：用戶應(yīng)用部分(由用戶編寫控制，本文使用MC9S12XS128MAA SCI串口模塊進(jìn)行信息調(diào)試)，F(xiàn)AT文件系統(tǒng)讀取解析部分，硬件控制部分(通過單片機(jī)SPI模塊與SD卡連接)，以及單片機(jī)CPU的初始化部分。其中，SPI模塊與SD卡連接的硬件控制部分，以及FAT文件系統(tǒng)的讀取解析部分是本文的重點(diǎn)。

其中，Sd_SPI．h是關(guān)于SD卡讀取寫入部分的一些宏定義、常量和函數(shù)的聲明；Sd_SPI．c包括了通過SPI模塊讀寫SD卡的代碼；Fat．h是關(guān)于Fat文件系統(tǒng)解析的全局變量、宏定義以及函數(shù)聲明；Fat．c包括了Fat文件系統(tǒng)解析的代碼；SimpleFat．c是簡易讀取Fat文件系統(tǒng)信息的代碼；SimpleFat．h是其全局變量以及函數(shù)的聲明。