导言
跟着铁路货运速度的进步，时速160km/h的快速卡车运 行安全智能监测体系已成为研讨的重要课题。因为卡车具有 运转周期长的特色，监测体系收集到的各种实时的数据， 包含防滑操控、轴温预警、列车定位、转向架失稳等信息， 需求很多的存储空间。主操控器收集到这些数据后，需求通 过存储卡将数据保存下来，然后经过GPRS无线模块读取卡 数据信息发送到通用计算机上，以作进一步的剖析和处理。 现在常用的存储器有 U 盘、FLASH 芯片、SD 卡等。SD卡是 一种容量大（最大可达32GB）、性价比高、体积小、拜访 接口简略、易于集成的存储卡，选用SD卡可解决上述收集 数据的存储和传输问题；选用ARM Cortex ™-M3内核的32位 微操控器STM32F103作为主操控器，STM32F103 自带规范 的SD卡接口，运用其自带的SDIO接口驱动，在4位SD形式 下，最高通讯速度可达 24MHz，最高每秒可传输12M字节数 据，可快速地完结对SD卡的拜访。
1 硬件功用原理与规划
1.1 SD卡简介
S D 卡 （ S e c u r e D i g i t a l Memor y Card） 是一种依据半 导体闪存工艺的存储卡，它的 外形和接口如图1 所示。 S D 卡 有 9 个 引 脚 与 外 部 通 信 ， 支 持 SPI和SDIO两种形式， 不同模 式下，SD卡引脚功用描绘如表1所示。在详细的通讯过程中，主机只能挑选一种通讯形式。
图1 SD卡的外形和接口
主操控器STM32F103可支撑SDIO形式，在该形式下，CS为主操控器向SD卡发送的片选信号，CMD为主操控器向SD卡 发送的指令/呼应信号，CLK为主操控器向SD卡发送的时钟 信号，DAT0、DAT1和DAT2分别为SD卡的3个数据线。
SD卡的内部结构如图2所示，SD卡内部不只有很多的 存储单元，还具有卡接口操控器、寄存器以及SDIO和SPI两 种形式的对外接口等。外部主操控器并不直接拜访卡内存储 单元，而是经过卡的接口操控器与存储器单元接口相连来访 问卡的外部信号线。卡内存储单元的读、写、擦除等操作由 卡接口操控器依据主控器宣布的指令主动处理完结，而主控 制器无需知道卡内怎么操作、办理存储单元，这将大大下降 主操控器对存储器操作的担负。SD卡内部有6个寄存器，其 中四个信息寄存器用来设置和保存卡的要害信息，别的两个 状 态 寄 存 器 用 来配 置 和 操 作 卡 当 前的状况。
1.2 SDIO接口
原理
S D I O（ S e c u r e D i g i t a l I n p u t a n d O u t p u t ） ， 即 安全 数 字 输 入 输 出接口。 它由SD存 储 卡 的 规 范 发 展 而 来 ， 在 机 械 、 电 路 、 功 耗 、 信 号 与 软 件 上 与 多
图2 SD卡的内部结构
表1 SD卡在不同形式下的引脚界说
种存储卡彻底兼容，可支撑多媒体卡（MMC卡）、SD存储卡、SDIO卡；而且可扩展性较强，能够衔接多种SDIO接口 设备，如蓝牙、WIFI、GPRS、照相机等。SDIO与SD卡规范 的一个重要区别是增加了低速规范，以最小的硬件开支支撑 低速I/O数据传输才能。
STM32F1的 SDIO操控器包含2个部分：SDIO 适配器模 块和 AHB 总线接口，其功用框图如图3所示。SDIO_D[7:0] 为SDIO数据总线，假如一个 SD卡接到了总线上，能够经过 主机装备数据传输方法运用SDIO_D0或SDIO_D[3:0]，一切 的数据线都作业在推挽形式。复位后默许情况下，SDIO_ D 0 用 于 数 据 传 输 ， 初 始 化 后 主 机 可 以 改 变 数 据 总 线 的 宽 度，选用4位总线SDIO_D[3:0]传输数据。
SDIO_CMD为指令/呼应接口。SDIO的指令分为使用 相关指令（ACMD）和通用指令（CMD）两部分，发送应 用相关指令之前必须先发送通用 指令。每发送一个指令， SD卡都会给出一个应对，以奉告主机该指令的执行情况或 回来主机所需的数据，这个应对咱们称之为呼应，呼应也在 SDIO_CMD线上串行传输。STM32F1的 SDIO 操控器支撑 2 种呼应类型，即：短呼应（48位）和长呼应（136位），这 两种呼应类型都带 CRC 过错检测。
SDIO_CK为卡时钟输出接口。依据卡类型的不同，可 能有好几个区间，这就涉及到时钟频率的设置，SDIO_CK 与 SDIO适配器时钟（SDIOCLK）的关系为：
SDIO_CK=SDIOCLK/(2+CLKDIV)
上式中，SDIOCLK 为SDIO挂接在AHB总线上的接口时 钟（关于STM32F1系列是72MHz）；CLKDIV 则是时钟分频 系数，能够经过SDIO的 SDIO_CLKCR 寄存器进行设置（要 保证SDIO_CK不超越卡的最大操作频率）。
1.3 硬件衔接
主 控 制 器 选 用 大 容 量 、 增 强 型 的 芯 片 STM32F103ZET6，其与SD卡座的电路衔接图如图4所示。 SDIO_D0（PC8）、SDIO_D1（PC9）、SDIO_D2（PC10） 和SDIO_D3（PC11）这4个引脚接上拉电阻，经过3.3V的电
源给SD卡端供给灌电流，然后进步STM32F103ZET6芯片的
图3 STM32F1的SDIO操控器功用框图
图4 STM32F103ZET6与SD卡座的电路衔接图 驱动才能；
SDIO_CK（PC12）直接与卡的CLK端相连，用 于向SD卡发送时钟信号。除了SDIO接口的衔接外，还有两根操控线：SD_CD（PD5）用于检测SD卡接口与卡座是否接好，若彻底接好则该引脚为低电平，否则为高电平；SD_ WP（PD6）用于检测SD卡当期是否设置写保护，写保护时 该引脚为高电平，否则为低电平。
2 软件规划
软件规划首要包含硬件层装备以及驱动层装备。硬件 层装备首要包含装备SD I O 相关寄存器、 辨认卡类型、 获 取卡信息，完结对SD卡的初始化；驱动层装备首要是使用 SDIO接口驱动SD卡进行读、写操作。使用ST官方供给的固 件库函数可大大进步软件规划的功率，STM32F1 的 SDIO 相 关操作的函数散布在源文件 stm32f10x_sdio.c 以及对应的头 文件 stm32f10x_sdio.h 中。（未完待续）
