大学毕业论文—基于stm32的sd卡设计.doc

课程论文 题 目： 基于STM32的SD卡设计 课程名称： ARM嵌入式系统 学生姓名： 学生学号： 系 别： 电子工程学院 专 业： 电子信息科学与技术 年 级： 2013级 任课教师： 电子工程学院制 2015年10月 基于STM32的SD卡设计 学生： 指导教师： 电子工程学院：电子信息科学与技术 1概述 1.1设计背景 21世纪是一信息传递及应用高速的时代，信息在人类社会活动中已经必不可缺，使用嵌入式系统的电子产品已经在人们的日常生活中广泛普及应用。其中人们日常生活中最经常接触使用到的数码相机、手机、MP3、MP4、多媒体播放器等，其信息数据的存储大部分都是使用的SD卡。所以SD卡在嵌入式上应用有着十分大市场空间。 SD卡拥有轻小、高存储容量、高速的传输速率以及很高的安全性，更换和编程也相当方便。根据SD卡胡特性，它已然成为非常多数码产品的外部应用储存的第一选择目标。ALIENTKE MiniSTM32开发板就带有SD卡接口，利用STM32自带的 SPI接口，最大通信速度可达18Mbps，每秒可传输数据 2M 字节以上，对于一般应用足够了。 2硬件设计 2.1硬件读写模块 SD卡存储模式是Flash。SD卡的卡内智能控制模块包含电源和时钟的管理、协议、算法安全、存取数据、ECC算法、处理缺陷和分析数据。FLASH每个扇区的写寿命在10万次左右，读的次数是无限制的。 SD卡一般支持2种操作模式： 1、SD卡模式； 2、PI模式； SD卡的引脚排序如下图所示： 图1 SD卡的引脚排序 SD卡的九个引脚功能： 表1：SD卡引脚功能表 针脚 1 2 3 4 5 6 7 8 9 SD卡模式 CD/DAT3 CMD VSS VCC CLK VSS DAT0 DAT1 DAT2 SPI模式 CS MOSI VSS VCC CLK VSS MIS0 NC NC SD卡只能使用3.3V的IO电平，所以，MCU一定要能够支持3.3V的IO端口输出。注意：在SPI模式下，CS/MOSI/MISO/CLK都需要加10~100K左右的上拉电阻。 在STM32中，开板使用的是SPI的接口模式来进得读写，所以，主要应用的便是SPI的模式。由于SD卡内部的供电电压上升是需要一段时间，大约是64个时钟，而且需要10个时钟与SD卡同步，所以在发送CMD0之前，要发送74个时钟。SD卡与STM32 进行数据交换，要将SD卡外部驱动，将外部储存卡与STM32联系起来。开发板对成为外部储存空间的SD卡进行读写，把读写命令解析并传送到SD卡中，从而实现开发板对外部储存卡的操作与控制。 2.2硬件设计模块 所需要的硬件资源如下： 1、SD卡。 2、STM32F103ZET6。 3、DS0（外部 LED0）。 4、串口 1。 SD卡和STM32的连接：SPI1与安全数码卡通信，如下其引脚的连接定义为： PE3：SPI1-SPI2全双工通讯，低电平作用； PA7：通讯结束后跟随一个CRC校验； PA5：SPI1、SPI2的NSS引脚是断开的； PA6：SPI驱动，NSS引脚由软件设置配置； PC12：MOSI输出，与STM32通信； CLK：时钟信号； CMD：双向命令和响应信号； DAT0-3：双向数据信号； VDD,VSS：电源和地信号； 原理图如下： 图2 SD卡接口与STM32连接原理图 在SPI模式下，引脚1（DAT3）作为SPI片选线CS用，引脚2（CMD）用作SPI总线的数据输出线MOSI，而引脚7（DAT0）为数据输入线MISO ，NSS由硬件配置， SPI2为主机， SPI1为从机，使 SS输出（置位 SPI_ CR2 SSOE位），SPI2 NSS引脚复位 SPI1的 NSS引脚并配置 SPI1为从机。在通讯中使用DMA可以减少代码密度和执行时间，容易接收和发送数据。利用各种硬件设备自身的特点来减小其运转开销，例如减小中断次数、利用DMA传输方式等。安全数码卡传输给STM32，STM32和SD卡进行数据间的互换。 3软件设计 3.1SD卡初始化 SD卡的典型初始化过程如下： 初始化与SD卡连接的硬件条件（MCU的SPI配置，I/O口配置）。 上电延时（74个CLK） 复位卡（CMD0），进入LDL