基于CC2530的SDHC卡读写设计

摘要：提出了将SDHC卡作为CC2530的外部存储设备实现数据存储的方法。SDHC卡具有体积小、存储容量大的特点，通过CC2530组建的无线传感网络适用于工业监测，而将SDHC卡与CC2530相结合，则能够长期连续工作并记录大量数据，可以满足各种长期监测状态场合的需要。
关键词：SDHC卡；CC2530；SPI模式；FAT32

0 引言
    CC2530是用于IEEE802．15．4、ZigBee和RF4CE应用的一个真正的片上系统(SoC)解决方案。SDHC卡的存储性质属于NAND flash，其容量可达32 GB，可以有效解决数据存储容量问题，保证数据存储的非易失性。在无线传感网络中，CC2530所组成的每个节点都配上SDHC卡，可以实现多点工作并记录大量数据，能够满足工业监控、森林环境监测、水文检测、土壤检测等场合的需要。

1 硬件设计
1．1 SDHC卡简介
    SDHC卡有SD总线模式和SPI总线模式。SD总线模式采用四条数据线并行传输数据，传输效率高，但传输协议复杂，且不易用软件模拟；而SPI总线模式工作时只用一条数据传输线，虽然数据传输效率低，但很容易用软件来模拟，而且SPI总线模式传输协议简单。所以采用SPI总线，由主控制器在每次传输时产生8个时钟脉冲给SDHC卡作为同步时钟，即可控制数据的输入与输出。
1．2 CC2530简介
    CC2530集成了一个高性能的RF收发器和一个低功耗的8051内核，其RAM达8 KB，具有两个USART、12位ADC和21个通用GPIO。其本身自带2．4 GHz高性能RF收发器，配上适合的天线就构成了无线通信模块。CC2530可配备TI的RemoTI、Z-Stack或SimpliciTI等专有或标准兼容的网络协议栈来简化开发。
1．3 主控电路接口设计
    CC2530与SDHC卡的接口连接图如图1所示。

    CS为SDHC卡使能端，DI为写命令和写数据端，DO为读响应与读数据端，CLK为SPI时钟输入端。CC2530的P0口与SDHC卡的对应端口相连，口线之间需要连接上拉电阻。

2 软件设计
2．1 SDHC卡初始化程序设计
    为完成SDHC卡的上电过程，CC2530必须向SDHC卡发送至少74个时钟周期，之后SDHC卡会自动进入SD总线模式。若在SD总线模式下，使片选信号CS处于低电平状态，向SDHC卡发送复位命令(CMD0)，SDHC卡将进入SPI总线模式，否则SDHC卡工作在SD总线模式。SDHC卡进入SPI工作模式之后，使用CMD8命令识别卡的版本，然后主机不断地向SDHC卡发送命令ACMD41(CMD55与CMD41的组合)，使卡处于空闲状态，最后通过CMD58命令区别是标准容量卡还是大容量卡。SPI模式的一般初始化流程如图2所示。

    CMD指令是6字节指令，第1字节高两位分别为起始位(对应0)、传输位(对应1)，剩余6位为命令号，如CMD0的命令号为000000，合起来第1字节就是40H。因为SPI模式是无需CRC校验位的，所以在CMD0与CMD8之后的CMD命令，是无需关心CRC校验位的。命令的具体内容见表1所列。

2．2 SDHC卡的读写程序设计
    SPI模式支持单块和多块读写操作。当初始化完成后，用CMD16命令设置SDHC卡读写长度为单块512字节。设置好之后，向SDHC卡发送单块写命令CMD24，在接收到正确的响应信号后，发送数据起始标志(0xFE)和512字节的数据，并跟两字节的CRC校验码。当SDHC卡的回应信号为05H时，即表明SDHC卡接收到正确的数据，若SDHC卡的输出口变为低电平，表明正在向SDHC卡写数据，当输出口变为高电平时表明写操作完成，SDHC卡的单块写数据软件流程如图3所示。单块读操作与单块写操作类似，也是先接收起始位，然后接收数据。

3 结语
    本文给出了CC2530对SDHC卡读写操作的方法。通过实验验证了将体积小、容量大的SDHC卡用于CC2530，能使CC2530适应各种需要长期记录大量数据的场合，满足实际的需要。