大容量SD卡在海洋數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中的應(yīng)用
范寒柏，王少仙，彭安
(華北電力大學(xué)，保定 071003)
引言
海洋要素測(cè)量系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大、安全性高，采用可插拔式存儲(chǔ)卡是一種不錯(cuò)的選擇。目前，可插拔式存儲(chǔ)卡有CF卡、U盤及SD卡。CF卡不能與計(jì)算機(jī)直接通信；U盤需要外擴(kuò)接口芯片才能與單片機(jī)通信，增加了外形尺寸及功耗；而SD卡具有耐用、可靠、安全、容量大、體積小、便于攜帶和兼容性好等優(yōu)點(diǎn)，非常適合于測(cè)量系統(tǒng)長(zhǎng)期的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
本設(shè)計(jì)使用8 GB的SDHC(HighCapacity SD Memory Card，大容量SD存儲(chǔ)卡)，為了方便卡上數(shù)據(jù)在操作系統(tǒng)上的讀取，以及數(shù)據(jù)的進(jìn)一步分析和處理，在SDHC卡上建立了FAT32文件系統(tǒng)。
1SD卡接口的硬件設(shè)計(jì)
STM32F103xx增強(qiáng)型系列是意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的基于Cortex-M3的高性能的32位RISC內(nèi)核，工作頻率為72 MHz，內(nèi)置高速存儲(chǔ)器(128 KB的閃存和20 KB的SRAM)，以及豐富的增強(qiáng)I／O端口和連接到2條APB總線的外設(shè)。STM32F103xx系列工作于-40～+105℃的溫度范圍，供電電壓為2.0～3.6 V，與SD卡工作電壓兼容，一系列的省電模式可滿足低功耗應(yīng)用的要求。
SD卡支持SD模式和SPI模式兩種通信方式。采用SPI模式時(shí)，占用較少的I／O資源。STM32F103VB包含串行外設(shè)SPI接口，可方便地與SD卡進(jìn)行連接。通過4條信號(hào)線即可完成數(shù)據(jù)的傳輸，分別是時(shí)鐘SCLK、主機(jī)輸入從機(jī)輸出MISO、主機(jī)輸出從機(jī)輸入MOSI和片選CS。STM32F103VB與SD卡卡座的接口電路如圖1所示。
SD卡的最高數(shù)據(jù)讀寫速度為10 MB／s，接口電壓為2.7～3.6 V，具有9個(gè)引腳。SD卡使用卡座代替?zhèn)鬏旊娎|，減少了環(huán)境干擾，降低了出錯(cuò)率，而且1對(duì)1傳輸沒有共享信道的問題。SD卡在SPI模式下各引腳的定義如表1所列。
2 SD卡接口的軟件設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)采用STM32F103VB自帶的串行外設(shè)SPI接口與SD卡進(jìn)行通信，這里只介紹SPI模式的通信方式。
2.1SD卡的讀寫
先對(duì)STM32F103VB的SPI_CRl(SPI控制寄存器)以及SPI_SR(SPI狀態(tài)寄存器)進(jìn)行初始化設(shè)置，使能SPI并使用主機(jī)模式；同時(shí)設(shè)置好時(shí)鐘，在時(shí)鐘上升沿鎖存數(shù)據(jù)。SPI通道傳輸?shù)幕締挝皇亲止?jié)，由STM32F103VB控制其和SD卡之間的所有通信。
要讀寫SD卡，首先要對(duì)其進(jìn)行初始化。初始化成功后，即可通過發(fā)送相應(yīng)的讀寫命令對(duì)SD卡進(jìn)行讀寫。SD卡的讀寫流程如圖2所示。
2.2SD1.x與SD2.0標(biāo)準(zhǔn)的識(shí)別
由于大容量SDHC的出現(xiàn)，SD1.x滿足不了SDHC的容量要求，標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)升級(jí)為SD2.0。但也因此出現(xiàn)了許多電子設(shè)備無法驅(qū)動(dòng)大容量SD卡的情況，如何識(shí)別SD1.x與SD2.0就顯得尤為重要。SD2.0的SPI模式初始化流程如圖3所示。
