Команда чтения обозначается CMD17 (код 0x51), команда записи — CMD24 (код 0x58). Четырехбайтным аргументом команд служит адрес начала блока. Блок целиком должен помещаться в пределы сектора 512 байт. Значит, например, нельзя считывать более одного байта с адреса 0x1FF (511), потому что граница секторов окажется «накрыта» блоком. По той же причине при записи адрес должен быть кратным 512.

Разумеется, необходимо учитывать и объем карты памяти. Установка адреса, превышающего физический объем, приведет к ошибке. Следует принимать во внимание, что реальная емкость меньше заявленной. Так, например, карта microSD фирмы Transcend c маркировкой «2GB» содержит ровно 1886 мегабайт.

Очевидно, что 32-х разрядная адресация позволяет работать с объемом до 4 Гбайт. В картах большей емкости используется не побайтная, а посекторная адресация. В адресной части передается номер сектора, размер которого всегда равен 512 байтам.

После ответа на команду по шине SPI передается пакет данных заранее оговоренной длины (установленной CMD16). Пакет начинается с маркера 0xFE, последовательности байтов данных и двух байт циклического кода CRC16. Формат пакета одинаков независимо от того, в каком направлении он передается. Если пакет направлен карте памяти, она подтвердит прием байтом в формате, обозначенном как «подтверждение пакета» (рисунок 3.24.1). Безошибочная передача сопровождается кодом подтверждения 0x05. Пакет, принятый от карты ни в каком подтверждении не нуждается.

Процедура чтения на этом завершается; но для завершения записи потребуется еще некоторое время. При этом на линии MISO (контакт DO карты) будет удерживаться низкий уровень (рисунок 3.24.2), что при чтении байта с шины SPI даст код 0x00. После завершения записи установится высокий логический уровень, соответственно, будут считываться коды 0xFF. Отметим, что активный уровень сигнала CS может быть снят, не дожидаясь окончания записи. Сигнал «занят» в этом случае также снимается картой и устанавливается снова только при появлении активного уровня выбора ведомого (CS).

3.24.6 Обработка ошибок

До сих пор считалось, что взаимодействие с картой памяти выполняется без ошибок и ответ равен 0x00. Коротко рассмотрим диагностику возможных ошибок.

Прежде всего, необходимо всякий раз при вызове функции WaitFor задать маску 0x80. Тогда за удовлетворительный ответ будет приниматься любой байт с нулем в старшем разряде. Далее потребуется проанализировать значение, возвращаемое функцией. Нулевой результат говорит об отсутствии ошибки, ненулевой требует соответствующей обработки. Если же старший байт результата оказался не равен нулю, значит, ответ вообще не был принят в течение отведенного времени.

243

Далее, в процедуре записи блока следует изменить ожидаемый байт подтверждения пакета с 0x05 на 0x01 и задать маску 0x11. Под это правило попадают все три возможные значения кода подтверждения (см. рисунок

3.24.1 в центре).

Если в процессе чтения данных с карты возникает ошибка, то вместо маркера пакета 0xFE высылается сообщение об ошибке (см. рисунок 3.24.1 справа). Маркер не имеет ни одного общего бита с сообщением об ошибке, поэтому простого наложения маски здесь недостаточно. Потребуется отдельная функция ожидания пакета, которая принимала бы как ответ 0xFE, так и 0x00 с маской 0x1F.

do { ... } while ((B!=0xFE)&&(B&0x1F>0)&&(N>0));

Отметим, что картами поддерживается команда CMD13, которая может использоваться для выявления ошибок, возникших в процессе записи. Карта высылает обычный ответ, за которым следует еще один байт, содержащий в основном те же флаги, что и «Сообщение об ошибке».

В ответственных случаях можно гарантировать успешное завершение сравнения каждого записанного блока.

Для проверки программы можно рекомендовать использовать устройство для чтения Flash-карт персонального компьютера и программу

DMDE 2.0

3.24.7 Комментарии к алгоритму и программе

Схемы алгоритмов подпрограмм и основной программы показаны на рисунках 3.24.3–3.24.5. Поскольку ниже приведен полный листинг программы, подробные комментарии излишни. Разъясним лишь назначение отдельных подпрограмм.

В состав программы входят шесть три функции низкоуровневого управлении и три высокоуровневого.

Функция SPIByte выполняет передачу одного байта с ожиданием окончания и прием байта, который одновременно передавался ведомым.

Функция MMCCommand передает по шине SPI 6-байтную команду карты. Функция имеет три параметра: код команды, 4-байтный аргумент и код CRC7. Каждый байт передается с помощью SPIByte. Аргумент разделяется на байты операциями сдвига.

Функция WaitFor предназначена для циклического опроса шины SPI и ожидания определенного байта (передается через параметр функции). На принятый байт накладывается маска операцией «И», результат сравнивается с байтом-параметром. Операция повторяется до тех пор, пока не зафиксировано совпадение, но не более N раз. Число возможных повторов тоже передается через параметр. Функция возвращает значение принятого байта. Если выход функции не совпадает с ожидаемым значением, значит, оно так и не было принято за N попыток.

Высокоуровневая функция MMCInit выполняет весь набор действий по настройке портовых линий, приемопередатчика SPI и инициализации карты. После ее завершения карта полностью готова к работе.

244

Рисунок 3.24.5 – Схема подпрограммы чтения блока данных с карты SD/MMC (слева) и записи блока данных (справа)

Функции ReadBlock и WriteBlock выполняют чтение и запись блока данных (соответственно). Размер блока (только при чтении) и адрес передаются через параметры.

246

Укажем, что в большинстве случаев ответ будет получен со второй попытки. Поэтому параметр N в процедуре WaitFor с запасом принят равным десяти. Около 500 попыток требуется при чтении и записи карты. Там N увеличено до 5000. Подбор этих параметров осуществлялся экспериментально.

Время окончания записи одного блока (для карт Transcend) составляет около 2 мс. При этом оно случайно колеблется, иногда увеличивается до 10 мс и редко может достигать 250 мс.

Время, в течение которого карта занята, существенно сокращается при записи при пакетной записи. Порядок записи нескольких последовательно расположенных секторов аналогичен записи одного отдельного сектора. Код команды при этом 0x59, маркер кадра 0xFC. Если все сектора записаны, необходимо вместо маркера кадра передать маркер завершения записи 0xFD.

Последовательное чтение выполняется командой с кодом 0x52. Маркер кадра 0xFE будет передаваться картой в начале каждого блока. Остановка чтения выполняется командой 0x4C.

#include <LPC214x.h>

unsigned char Bytes[512];

/***** Передача и прием байта по SPI******************/

//Byte - передаваемый байт

//Возвращаемое значение содержит принятый байт unsigned char SPIByte(unsigned char Byte)

{

S0SPDR=Byte; while (!(S0SPSR & 0x80)) ; Byte=S0SPDR; return Byte;

}

/***** Передача команды ******************************/

//Com - код команды

//Arg - четырехбайтный аргумент

//Com - код CRC7

void MMCCommand(unsigned char Com, unsigned int Arg, unsigned char CRC)

{

}

247

/***** Передача команды ******************************/

//Byte - ожидаемый байт

//Mask - маска принятого байта (через лог. умножение)

//N - число попыток приема

{ // Ждать требуемого байта

do N--; while ((Byte!=(SPIByte(0xFF)&Mask))&&(N>0));

/***** Инициализация MMС/SD **************************/ void MMCInit()

{

int k;

for (k=0;k<10;k++) SPIByte(0xFF); //... пока CS=1 FIO0CLR=0x00000800; // CS=0 - активный уровень

MMCCommand(0x41,0x00,0xFF); //...команду инициализ. while (WaitFor(0x00,0xFF,250)==0);// Ждать 0x00

/***** Чтение блока **********************************/

248

// N - размер блока в байтах (1-512) void MMCRead(unsigned char *Bytes,

unsigned int Addr, unsigned int N)

{

}

/***** Запись блока **********************************/

249

}

int main(void)

{

int k;

MMCInit();

for (k=0;k<512;k++) Bytes[k]=0x80 | (k>>4); MMCWrite(Bytes,0);

for (k=0;k<512;k++) Bytes[k]=0x88; MMCRead(Bytes,0,512);

while (1) ;

}

250