基于AT89C52單片機的SD卡的讀寫設計
前言
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/173470.htm長期以來,以Flash Memory為存儲體的SD卡因具備體積小、功耗低、可擦寫以及非易失性等特點而被廣泛應用于消費類電子產(chǎn)品中。特別是近年來,隨著價格不斷下降且存儲容量不斷提高,它的應用范圍日益增廣。當數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)需要長時間地采集、記錄海量數(shù)據(jù)時,選擇SD卡作為存儲媒質是開發(fā)者們一個很好的選擇。在電能監(jiān)測以及無功補償系統(tǒng)中,要連續(xù)記錄大量的電壓、電流、有功功率、無功功率以及時間等參數(shù),當單片機采集到這些數(shù)據(jù)時可以利用SD作為存儲媒質。本文主要介紹了SD卡在電能監(jiān)測及無功補償數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應用方案。
設計方案
應用AT89C52讀寫SD卡有兩點需要注意。首先,需要尋找一個實現(xiàn)AT89C52單片機與SD卡通訊的解決方案;其次,SD卡所能接受的邏輯電平與AT89C52提供的邏輯電平不匹配,需要解決電平匹配問題。
通訊模式
SD卡有兩個可選的通訊協(xié)議:SD模式和SPI模式。SD模式是SD卡標準的讀寫方式,但是在選用SD模式時,往往需要選擇帶有SD卡控制器接口的MCU,或者必須加入額外的SD卡控制單元以支持SD卡的讀寫。然而,AT89C52單片機沒有集成SD卡控制器接口,若選用SD模式通訊就無形中增加了產(chǎn)品的硬件成本。在SD卡數(shù)據(jù)讀寫時間要求不是很嚴格的情況下,選用SPI模式可以說是一種最佳的解決方案。因為在SPI模式下,通過四條線就可以完成所有的數(shù)據(jù)交換,并且目前市場上很多MCU都集成有現(xiàn)成的SPI接口電路,采用SPI模式對SD卡進行讀寫操作可大大簡化硬件電路的設計。
雖然AT89C52不帶SD卡硬件控制器,也沒有現(xiàn)成的SPI接口模塊,但是可以用軟件模擬出SPI總線時序。本文用SPI總線模式讀寫SD卡。
電平匹配
SD卡的邏輯電平相當于3.3V TTL電平標準,而控制芯片AT89C52的邏輯電平為5V CMOS電平標準。因此,它們之間不能直接相連,否則會有燒毀SD卡的可能。出于對安全工作的考慮,有必要解決電平匹配問題。
要解決這一問題,最根本的就是解決邏輯器件接口的電平兼容問題,原則主要有兩條:一為輸出電平器件輸出高電平的最小電壓值,應該大于接收電平器件識別為高電平的最低電壓值;另一條為輸出電平器件輸出低電平的最大電壓值,應該小于接收電平器件識別為低電平的最高電壓值。
一般來說,通用的電平轉換方案是采用類似SN74ALVC4245的專用電平轉換芯片,這類芯片不僅可以用作升壓和降壓,而且允許兩邊電源不同步。但是,這個方案代價相對昂貴,而且一般的專用電平轉換芯片都是同時轉換8路、16路或者更多路數(shù)的電平,相對本系統(tǒng)僅僅需要轉換3路來說是一種資源的浪費。
考慮到SD卡在SPI協(xié)議的工作模式下,通訊都是單向的,于是在單片機向SD卡傳輸數(shù)據(jù)時采用晶體管加上拉電阻法的方案,基本電路如圖1所示。而在SD卡向單片機傳輸數(shù)據(jù)時可以直接連接,因為它們之間的電平剛好滿足上述的電平兼容原則,既經(jīng)濟又實用。
這個方案需要雙電源供電(一個5V電源、一個3.3V電源供電),3.3V電源可以用AMS1117穩(wěn)壓管從5V電源穩(wěn)壓獲取。
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