SD卡在断路器离线测试仪中的应用_技术

SD卡在断路器离线测试仪中的应用

将SD卡作为外部掉电存储介质应用于断路器离线测试仪中,介绍了以ATMEGAl28单片机作为核心元件,用SPI方式读写SD卡的方法和相应的文件系统设计。该方案使断路器离线测试仪在使用过程中更加灵活,而且 *** 作简单、节省了硬件资源,具有较高的实用价值。

关键词：SD卡断路器测试仪

在断路器离线测试仪的设计和使用过程中,需要积累大量的正常状态和故障状态下的历史动作数据,形成样本库,作为断路器进行故障诊断的依据。从数据库的建立和维护的角度来说,上位机比仪器本身更占有优势。同时,由于仪器自身硬件系统资源的局限,相对复杂的故障诊断分析也需要利用上位机软件来实现。因此,这就需要容量大、移动灵活的测试仪和上位机的中间存储介质。

SD卡(Seecure Digital Memory Cardl)是一种基于Flash的新一代存储器,具有体积小、容量大、数据传输快、移动灵活、安全性能好等优点,是许多便携式电子仪器理想的外部存储介质。

1 ATMEGAl28的SPI接口简介及基本数据传输

SPI全称为“Series Peripheral Interface”,意为“串行外设接口”,是一种全双工、3线同步数据传输的串行总线接口。图1为ATMEGA128单片机主机一从机通过SPI进行互连的示意图。

系统包括两个移位寄存器和一个主机时钟发生器。主机通过将需要的从机的SS引脚拉低,启动一次通讯过程。主机和从机将需要发送的数据放入相应的移位寄存器中。主机在SCK引脚上产生时钟脉冲以交换数据。主机的数据从主机的MOSI移出,从从机的MOSI移入;从机的数据从从机的MISO移出,从主机的MISO移入。主机通过将从机的SS引脚拉高实现与从机的同步。基本的通过SPI接口发送和接收单个字节的流程如图2所示。

值得注意的是,因为发送和接收是同时进行的,所以发送和接收数据使用同一个函数。在发送数据时,并不关心函数的返回值;在接收数据时,可以发送并无实际意义的字节(如0xFF)作为函数的参数。

2 SPI模式下的ATMEGAl2B单片机与SD卡的接口电路

SD卡为用户提供两种 *** 作模式：SD模式和SPI模式。SPI模式下SD卡的引脚定义如表1所示。在该模式下,SD卡为主机提供了CS、SCLK、DI、DO四线接口。ATMEGAl28单片机与SD卡的接口电路如图3所示。

因为不涉及主从机之间的转换,所以单片机的SS引脚闲置不用。单片机的PORTXn引脚作为SD卡的选通信号。

对于单片机来说,SPI接口和程序下载接口复用,节约了单片机的硬件开销,提高了单片机的资源利用率。

3 SPI模式下对SD卡的 *** 作

SPI模式下SD卡的 *** 作流程如图4所示。

上电后,SD卡自动进入SD模式。单片机此时使CS信号为低电平,并向SD卡发送RESET命令(CMDO),如果SD卡有0x01作为响应,则表明SD卡进入SPI模式下的ldle状态。在等待至少74个时钟周期后,向SD卡发送SEND_OP_COND(CMD1)命令,当轮询到SD卡的响应为0x00时,说明SD卡已经准备好接收读写 *** 作了。

对SD卡的基本读写 *** 作命令有：数据块读命令READ_BLOCK(CMDl7)、多数据块读命令READ_MULTIPLE_BLOCK(CMDl8)和数据块写命令WRITE_BLOCK(CMD24)、多数据块写命令WRITE_MULTIPLE_BLOCK(CMD25)。

对SD卡的 *** 作都是由一些命令来实现的。所有的命令都是由48个数据位组成的,其结构如表2所示。