HCS12X单片机的SD卡FAT文件系统读写设计[2]

  图1显示了本文中所使用的SD卡FAT文件系统通过MC9S12XSl28MAA进行解析的软硬件结构体系。编译链接软件使用CodeWarrior 5.O，硬件采用MC9S12XSl28MAA单片机与Kingston公司的Micro SD卡。代码由4部分组成：用户应用部分（由用户编写控制，本文使用MC9S12XS128MAA SCI串口模块进行信息调试），FAT文件系统读取解析部分，硬件控制部分（通过单片机SPI模块与SD卡连接），以及单片机CPU的初始化部分。其中，SPI模块与SD卡连接的硬件控制部分，以及FAT文件系统的读取解析部分是本文的重点。

  其中，Sd_SPI.h是关于SD卡读取写入部分的一些宏定义、常量和函数的声明；Sd_SPI.c包括了通过SPI模块读写SD卡的代码；Fat.h是关于Fat文件系统解析的全局变量、宏定义以及函数声明；Fat.c包括了Fat文件系统解析的代码；SimpleFat.c是简易读取Fat文件系统信息的代码；SimpleFat.h是其全局变量以及函数的声明。

  2 硬件设计

  SD卡有2种操作模式：SD卡模式、SPI模式。SD卡模式允许通过4线高速总线传输，但由于大部分单片机无此接口模块，故选择SPI模式。HCSl2X系列单片机内部都带有此同步串行外部设备接口（Serial Peripheral Interface，SPI）。单片机可以通过SPI系统组成一个通信速率比SCI高的同步网络，故使用SPI模式可以把外设减少到最低。SPI模式相对于SD卡模式的缺点是损失了传输速度；但是目前的微处理器的处理速度越来越高，利用SPI模式大都能满足工程需要。

  HCSl2X单片机的全双工8位SPI模块有4个引脚，分别为主入从出引脚MISO、主入从出引脚MOSI、串行时钟引脚SCK以及从机片选引脚SS。当CS信号线为低电平时，主机开始所有的总线传输。数据从单片机的MOSI引脚同步输入Micro SD卡的DA引脚，Micro SD卡返回数据由DO线同步输入单片机的MISO引脚，数据在CLK信号的上升沿同步输入和输出。

  3 软件设计

  3.1 HCSl2X总线时钟超频

  MC9S12XSl28MAA默认总线时钟默认同外接晶振相关，但可以通过配置PLL锁相环实现单片机总线超频，从而加快SD卡读取速率。实验中可通过下列代码将单片机总线频率超频到80MHz：

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