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MultiMediacard及其与单片机接口

2016-08-06 01:01 摘要：ＭultiMediaCard是Ｓandisc公司推出的大容量串行Ｆlash存储卡，外形尺寸为３２mm×24mm×1.4mm,质量小于２g，７针引脚，便于开发设计小型的移动数码设备。本文重点介绍此类存储器与ＰＩＣ单片机的接口，给出实际的电路设计和软件代码示例。

1 概述

Sandisc公司推出的大大容量串行Flash存储器产品——MultiMediaCard(MMC)，通常叫作多媒体卡。它的体积比SmartMedia还要小，不怕冲击，可反复读写记录30万次，驱动电压2.7～3.6V,可变时钟频率范围为0～20MHz，目前常见的容量为64MB/128MB。ATP Electrionics公司已经率先推出了1GB的高容量MMC。除了体积小、寿命长、容量大等特性外，还具备存储区纠错能力；低功耗；5ms内没有接收到命令字后，自动转入休眠状态；支持热插拔等优点。MMC可以格式化为FAT文件系统，便于上位机读写。

2 MMC简介

2.1 引脚排列及功能

根据存储容量的不同，MMC有SMDB和SDMJ两种构成技术。SMDB即二进制NAND技术（Binary NAND），16MB和32MB容量的MMC卡采用此技术。目前常用的64MB和128MB的MMC采用SDMJ，即MLC（Multi Level Cell）NAND技术。各容量的MMC卡，其外形尺寸及引脚排列相同，如图1所示。

MMC读写接口可以在MMC和SPI两种通信 协议下工作。MMC是由MMCA协会开发的高性能三线制通信协议，即CMD、CLK、DAT线，最大可寻址64000张MMC卡，单个物理地址可叠放30张卡，支持顺序读写及单/多数据块读写操作，是MMC卡默认的通信协议。SPI协议为可选协议，工作效率不及MMC协议；但SPI协议简单易用，兼容性好，便于和单片机连接使用。本设计采用SPI通信协议，下文将详细介绍。

2．2 内部逻辑结构

MMC卡的内部逻辑结构可分为四部分：MMC/SPI接口、单芯片控制器、数据闪存模块、控制线和数据线。MMC/SPI接口实现与主控制器的通信。单芯片控制器完成接口协议、数据存储检索、纠错码算法、故障诊断处理、电源管理和时钟控制功能。数据内存模块可以实现整个存储空间内的单字节访问，它不是简单的字阵列，而是被分成了多种结构。512个字节构成1个扇区（sector）。根据MMC卡容量的不同，16或32个扇区构成1个擦除族（erase group）。32个擦除族构成1个写保护族（write protect group）。此设计使MMC操作灵活，使用方便。控制线和数据线实现数据存储区的访问，其内部逻辑结构如图2所示。

3 MMC/SPI通信协议

MMC卡上电后，默认进入MMC模式。如果转入SPI模式下工作，需进行模式切换。SPI模式设定流程如图3所示。

如需从SPI模式转入MMC模式，只能切断电源，重新上电，进入默认MMC模式。从实际应用角度出发，SPI模式设计简单，操作方便，但数据传输速率逊于MMC模式。基于设计要求，笔者采用了SPI通信协议。

4 存储器读写接口

4．1 SPI接口及操作模式

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。SPI接口利用CLK、DataIn和DataOut三根线进行数据的读写。其中，CLK为时钟信号，有外部控制器提供；Datain和DataOut为数据输入和输出线。CS是MMC片选信号线，在整个SPI操作过程中，必须保持低电平有效信号。