SPI模式下MMC卡的读写机制

引言

多媒体卡MMC的特点是闪存功耗低，密度高，体积小，可靠性高，可擦除，可重写，容量大；内部控制电路，可以使用在手机、数码相机、MP3、PDA等多种数字设备上，可反复记录30万次，现在市场上的主流容量有128MB-2GB。

SPI最早是由摩托罗拉公司提出的一种串行总线接口，支持MCU与外设的双工、同步串行通信。由于其简单的接口设计，只用4根线即可完成所有的通信工作，因此被大部分的MCU芯片所支持。利用被广泛支持的SPI总线来进行MMC卡的读写，可解决没有MMC控制器的问题。

1 MMC卡

1.1 MMC卡的简介

MMC卡的面积为24mm×32mm，厚度为1.4mm，MMC卡的工作电压为2.7-3.6V，时钟频率范围为0-20MHz，为了支持广泛的应用，MMC卡接口简单（为7引脚），具有最大的可扩展性和可配置性。其中3脚为电源供应，数据操作通过4脚的串行总线完成。作为SPI设备，MMC卡的SPI通道由以下4个信号组成：CS的反（片选），CLK（时钟），DateIn（主机到卡的数据信号）和DateOut（卡到主机的数据信号）。CS的反是MMC卡的片选信号线，在整个SPI操作过程中，必须保持低电平有效；CLK便于同步，DateIn不但传输数据，还发送命令；DateOut除了发送数据外，还传送应答信号。

1.2 MMC卡的SPI协议

MMC存储卡有MMC和SPI两种工作模式。MMC卡上电后即进入MMC模式；当片选（CS）线被拉低时发送Reset（CMD0）指令会使MMC卡进入SPI模式，如果需要从SPI模式转入MMC模式，只能切断电源重新上电。

SPI协议是以主从方式工作的，这种模式通常有一个主设备和一个（或多个）从设备，SPI接口是一种通用同步串行接口总线，字长为8位，用来与外部设备进行通信。该接口在工作时，主设备通过提供移位时钟和从使能信号来控制信息的流动，主设备的每次开始传送任务时，都先将片选（CS的反）线置低以激活MMC卡，使其进入工作状态。

MMC卡的SPI协议的特点主要有：被选中的卡总是对来自于设备的指令有所响应的，当卡遇到错误时，会返回一个出错响应来代替期望的数据，指令的响应是一个8位或16位的结构，只支持单块读写操作，块的大小可以大到一个扇区（512字节），小到1个字节。

2 硬件电路设计

MMC卡既可以采用MMC总线访问，也可以采用SPI总线访问，大部分微处理器都有SPI接口而没有MMC总线接口，如果采用I/O口模拟MMC总线，不但增加了软件的开销，而且对大多数微处理器来说，模拟MMC总线远不如真正的MMC总线速度快，这将大大降低总线数据传输的速度。

基于以上考虑，可以采用LPC2200微处理器的SPI接口，设计访问MMC的硬件接口电路，LPC2200是系统的核心控制器，它的主要作用是将数据发送至MMC卡内存储。MMC卡的数据写入是以块为单位的，一块为512字节，所以当RAM中存放了512字节数据时，LPC2200便将其一次性写入MMC卡中。LPC2200微处理器与MMC卡卡座接口电路如图1所示，连接引脚如表1所示。