sd卡读写控制设计Verilog代码Quartus AX301开发板_电路方案

名称：sd卡读写控制设计Verilog代码Quartus? AX301开发板

软件：Quartus

语言：Verilog

代码功能：

SD?卡是现在嵌入式设备重要的存储模块，内部集成了?nand?flash?控制器，方便了主机的的管理。本实验主要是练习对?sd?卡的扇区进行读写，通常?sd?卡都有文件系统，可以按照文件名和目录路径来读写文件，但文件系统非常复杂，本实验不做讲解，在后续的实验中我们通过搜索特定的文件头来读特殊的文件，完成音频播放、图片读取显示等。

FPGA代码Verilog/VHDL代码资源下载：www.hdlcode.com

本代码已在AX301开发板验证，AX301开发板如下，其他开发板可以修改管脚适配：

AX301开发板.png

设计文档：

sd?卡读写实验

1?实验简介

SD?卡是现在嵌入式设备重要的存储模块，内部集成了?nand flash?控制器，方便了主机的的管理。本实验主要是练习对?sd?卡的扇区进行读写，通常?sd?卡都有文件系统，可以按照文件名和目录路径来读写文件，但文件系统非常复杂，本实验不做讲解，在后续的实验中我们通过搜索特定的文件头来读特殊的文件，完成音频播放、图片读取显示等。

2?实验原理

2.1?硬件描述

AX301/AX4010 开发板上装有一个 Micro SD 卡座，FPGA 通过 SPI 数据总线访问 Micro SD 卡，SD?卡座和?FPGA?的硬件电路连接如下：

AX301、AX4010?SD?卡

在?SD?卡数据读写速度要求不高的情况下，选用?SPI?通信模式可以说是一种最佳的解决方案。?因为在?SPI?模式下，通过四条线就可以完成所有的数据交换。本实验将为大家介绍?FPGA?通过?SPI?总线读写?SD?卡。要完成?SD?卡的?FPGA?读写，用户需要理解?SD?卡的命令协议。

2.2?SD?卡协议简介

SD?卡的协议是一种简单的命令/响应的协议。全部命令由主机发起，SD?卡接收到命令后并返?回响应数据。根据命令的不同，返回的数据内容和长度也不同。SD?卡命令是一个?6?字节组成的命?令包，其中第一个字节为命令号，?命令号高位?bit7?和?bit6?为固定的“01“，其它?6?个?bit?为具体?的命令号。第?2?个字节到第?5?个字节为命令参数。第?6?个字节为?7?个?bit?的?CRC?校验加?1?个?bit?的?结束位。如果在SPI?模式的时候，CRC?校验位为可选。如下图所示，Command?表示命令，通常使?用十进制表示名称，例如?CMD17，这个时候?Command?就是十进制的?17。SD?卡具体的协议本实?验不讲解，可自行找相关资料学习。

SD?卡对每个命令会返回一个响应，每个命令有一定的响应格式。响应的格式跟给它的命令号有关。在?SPI?模式中，有三种响应格式：R1，R2，R3。

2.2.1?SD?卡?2.0?版的初始化步骤

1.上电后延时至少 74clock，等待 SD 卡内部操作完成

2.片选 CS 低电平选中 SD 卡

3.发送 CMD0，需要返回 0x01，进入 Idle 状态

4.为了区别 SD 卡是 2.0 还是 1.0，或是 MMC 卡，这里根据协议向上兼容的，首先发送只有 SD2.0 才有的命令 CMD8，如果 CMD8 返回无错误，则初步判断为 2.0 卡，进一步循环发送命令 CMD55+ACMD41，直到返回 0x00，确定 SD2.0 卡

5.如果 CMD8 返回错误则判断为 1.0 卡还是 MMC 卡，循环发送 CMD55+ACMD41，返回无错误，则为 SD1.0 卡，到此 SD1.0 卡初始成功，如果在一定的循环次数下，返回为错误，则进一步发送 CMD1 进行初始化，如果返回无错误，则确定为 MMC 卡，如果在一定的次数下，返回为错误，则不能识别该卡，初始化结束。（通过 CMD16 可以改变 SD 卡一次性读写的长度）

6.CS 拉高

2.2.2?SD?卡的读步骤

1?发送?CMD17（单块）或?CMD18（多块）读命令，返回?0X00

2?接收数据开始令牌?fe（或?fc）+正式数据?512Bytes?+?CRC?校验?2Bytes?默认正式传输的数据长度是?512Bytes

2.2.3?SD?卡的写步骤

1发送?CMD24（单块）或?CMD25（多块）写命令，返回?0X00

2发送数据开始令牌?fe（或?fc）+正式数据?512Bytes?+?CRC?校验?2Bytes

3连续读直到读到?8’bxxx00101?表示写成功

4继续读进行忙检测，读到?0x00?表示正忙，0xff?表示写操作完成

3?程序设计

程序中主要使用?spi_master?模块，这个模块完成?SPI?一个字节的读写，在其他实验中已经讲解。

sd_card_cmd?模块主要实验?sd?卡基本命令操作，还有上电初始化的?88?个周期的时钟，数据块的读写，状态机如下。

如果搜寻其他 SD 卡的资料会看到 SD 卡的命令号和例程中的有区别，其实只是写法不同而已，从主控设备写命令到 SD 卡的实质都是将十六进制命令号的高八位与十六进制 0x40 做或操作得到的结果再写入。

部分代码展示:

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????//
//??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????//
//??Author:?meisq???????????????????????????????????????????????????????????????//
//??????????msq@qq.com??????????????????????????????????????????????????????????//
//??????????ALINX(shanghai)?Technology?Co.,Ltd??????????????????????????????????//
//??????????heijin??????????????????????????????????????????????????????????????//
//?????WEB:?http://www.alinx.cn/????????????????????????????????????????????????//
//?????BBS:?http://www.heijin.org/??????????????????????????????????????????????//
//??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????//
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????//
//?Copyright?(c)?2017,ALINX(shanghai)?Technology?Co.,Ltd????????????????????????//
//????????????????????All?rights?reserved???????????????????????????????????????//
//

点击链接获取代码文件：http://www.hdlcode.com/index.php?m=home&c=View&a=index&aid=1348