基于MSP430F449和SD卡的FAT16文件系统的设计与实现论文

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　　摘要:本文详细先容了SD卡的基本结构、手艺特征和FAT16文件系统的原理、组成，开发了一种基于MSP430F449单片机和SD卡的FAT16文件存储系统，对接口电路举行了设计，同时给出了软件系统的设计流程。该系统乐成的应用在电量丈量仪中，写入的文件能被Windows操作系统读写，在大容量的现场数据收罗和存储方面有着普遍的应用远景。
　　要害词:MSP430F449；SD卡；FAT文件系统
　　
　　0弁言
　　随着超低功耗单片机及其应用手艺的不停前进和完善，越来越多的研究者最先倾向于研究具有高速采样，实时记载数据的嵌入式仪器。这些仪器不仅要求存储介质体积大、容量大，而且要功耗低、可靠性高、存储速率快。
　　近几年，随着FlashMemory非易失存储手艺的生长，降生了许多基于Flash存储手艺的大容量闪存卡，例如CF卡、MMC卡、SD卡等等。其中，SD卡以其体积小，功耗低的优势被普遍应用于种种数码产物中。同时其也可以作为嵌入式仪器的数据存储介质。
　　本文提出了基于高速低功耗MSP430单片机读写SD卡的方案，接纳串行外设协议总线结构对其数据举行读写操作。
　　1MSP430F449与SD卡接口设计
　　本文微控制器选用了MSP430系列的MSP430F449单片机。MSP430系列单片机具有高效16位内核，27条指令，125ns指令周期，其内部由许多模块组成，各模块相互自力，如准时器(Timer)、输入输出口（I/O）、A/D转换、看门狗、液晶显示器等都可以在主CPU休眠的状态下自力运行。MSP430单片机事情在1.8~3.6V电压下，有正常事情模式和4种低功耗模式，在最低功耗下事情只需1.8μA,从低功耗模式下叫醒仅需6μs。此外MSP430系列单片机具有LCD驱动、A/D转换以及模拟比力器和多路中止等，用途十分普遍。MSP430单片机不光功耗低、而且速率快，越发适合高速的数据收罗和处置惩罚。具有先进的JTAG手艺和Flash在线编程手艺,在系统设计、开发调试及现实应用方面都体现出显着的优势。
　　SD卡手艺在MultimediaCard（MMC卡）基础上开发，具有功耗低、支持热插拔等特点，是数码产物主流的存储介质，性价比高。SD卡有9个引脚，其中7个和MMC卡在电气上兼容。
　　SD卡支持SPI和SD通讯方式。SPI方式通讯速率相对较慢，部门支持SD的下令集，由于SPI方式的协议比SD的简朴许多，单片机可以通过内建的SPI接口或GPIO与SD卡举行SPI通讯，是低成本应用的首选方式。MSP430集成了SPI模块，需要设置在“模式0”。三线式接口由CS（片选），CLK（时钟），DI（单片机机到卡的数据信号）和DO（卡到单片机机的数据信号）组成，本系统接纳MSP430F449的USART1来实现。为制止基沈阳微信小程序于MOS器件手艺的SD卡泛起未知状态，各引脚应当准确地上拉或者下拉。由于SD卡的D3脚有可编程的内部上拉电阻（50~100kΩ，可用ACMD42下令断开），CLK信号总由MSP430驱动，出于低功耗思量，它们不外接上/下拉电阻。SPI方式数据偏向牢固，通讯线宽为1，因此D2、D1脚下拉，如图1所示。
　　
　　图1SD卡原理图
　　2软件实现
　　2.1SD卡的事情模式
　　系统的设计接纳串行外设协议（SPI）的毗连方式。串行外设协议新闻由指令、回应和数据块组成，所有的操作均由主装备控制。主装备每次最先传送使命时，都先将片选端置低电平，以激活SD进入事情状态。SD卡由指令控制，支持特定的指令花样，且每一条指令发送后，SD卡都市有一个应答，以讲明卡的状态。
　　2.2SD卡的初始化
　　SD卡的初始化流程如图2所示。SD卡上电后的默认模式是SD模式，必须通过初始化下令进入串行外设协议模式。CMD0下令被乐成吸收后，SD卡会向单片机返回0x01，进入idle_state模式。然后发送CMD1下令，发送乐成，SD卡就会返回0x00的八位二进制数，通知主控SD卡初始化完成。
　　需要注重的是，SD卡在进入SPI模式前，空闲状态只接受SD下令，下令的CRC（循环冗余校验）域必须有用，进入后，缺省为内容无效；在选择进入SPI模式后，重新上电前不能返回SD模式；SPI方式中，选中的SD卡总响应下令，而不是超时。

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