MMC- und SD-Karten

2012-06-04T07:45:15Z

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MMC- und SD-Speicherkarten lassen sich im [[SPI]]-Modus relativ einfach mit einem Mikrocontroller ansteuern. Prinzipiell gibt es zwischen SD-Card und MMC nicht viele Unterschiede, allerdings sind SD-Karten weiter verbreitet, in der Regel schneller als MMCs, und haben ein besser implementiertes SPI-Interface. Es existieren diverse Varianten (miniSD, microSD), die zur normalen SD-Card weitgehend kompatibel sind.

Die Karte liest das anliegende Datenbit mit der steigenden Taktflanke ein, als SPI-Modi eignen sich somit Mode 0 (CPOL=0, CPHA=0) und Mode 3 (CPOL=1, CPHA=1) (siehe auch [[Serial Peripheral Interface]]). Bei MMCs ist der SPI-Modus nicht genau spezifiziert, somit kommt es durchaus mal vor dass der SPI-Modus je nach Karte unterschiedlich gewählt werden muss, oder dass die Karte überhaupt nicht zuverlässig funktioniert (siehe [http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-343528.html Beitrag im Forum]).

== DOs und DON'Ts bei der Ansteuerung ==

* '''Lasst euch nicht verrückt machen''' wenn es einfach nicht funktioniert, sondern probiert zu allererst mal eine SD-Karte eines anderen Herstellers aus. Die MMC-Implementierung für AVR von Elm Chan z. B. funktioniert mit SanDisk problemlos hat aber mit Platinum Karten ein Problem.
* Taktfrequenz bei der Initialisierung nicht höher als 400kHz
* Ein Pullup-Widerstand am Ausgang der MMC/SD Karte (DO) ist für eine saubere Initialisierung per SPI notwendig! [http://www.mikrocontroller.net/topic/112421#1001693 (Thread mit Erklärung dazu)]
* Saubere Versorgung: Kein Dioden-Pfusch, mit dem eine vorhandene 5V Versorgung mittels in Reihe geschalteter Dioden auf irgendwas im Bereich 3V "geregelt" wird. Stattdessen einen guten 3,3V-Regler verwenden. Die Karte mag es nicht, wenn mehr als 60mV Ripple auf Vcc ist. LM317 oder LM1117-ADC/-3.3 mit entspechenden Kondensatoren reicht zumindest bei Basteleien allemal.
* Sauberer Anschluss der Digitalschnittstelle: Spannungsteiler "verschleifen" die Signale bei hohen Frequenzen und die Übertragungsrate muss dann begrenzt werden. Also entweder ein [http://www.mikrocontroller.net/articles/Pegelwandler Pegelwandler] oder gleich an ein 3,3V I/O anschließen.
* Ein Pullup-Widerstand an der Select-Leitung (/CS) schadet nicht und stellt sicher, dass die Karte erst mit Absicht selektiert wird.
* Nachdem die Karte deselektiert wurde (/CS auf high), die Taktleitung noch einige Male pulsen, damit die Karte DO hochohmig/tri-state schaltet (vgl. Chans Erläuterungen).
* Die Karten verfügen weder über einen Reset- noch einen Sleep-Anschluss. Moderne Karten reduzieren bei Nichtbenutzung ihren Stromverbrauch, einen vollständigen Reset kann man jedoch nicht per Software auslösen. Daher sollten die Karten per P-Channel-FET oder Spannungsregler/-wandler mit Enable-Funktion so angeschlossen werden, dass über Versorgung an/aus ein (Power-On-)Reset ausgelöst werden kann. Dabei darauf achten, dass vorhandene Pull-Up-Widerstände bei abgeschalteter Versorgung ebenfalls deaktiviert werden (vgl. z. B. Schaltplan für den Anschluss von SD-Card/MMC per SPI an AVR in Chans Beispielen. Link unten).
* Guter Kontakt im Steckplatz, sehr gut eignen sich mit der Zange verbogene Stiftleisten, oft sieht es aus als ob es "passt", aber es gibt doch keinen Kontakt, daher bei Fehlern: Immer Durchmessen! Auch zu erwähnen wären da alte ISA-Bus Buchsen, die auf jedem alten PC Mainboard drauf sind. Um sicher zu gehen, dass der Kontakt wirklich gut ist, sollte man aber trotzdem SD-Slots benutzen. Diese bekommt man u.a. bei CSD (günstig), Reichelt (teuer) oder aus alten Kartenlesern.
* Guter Kontakt #2: Was sich im übrigen auch sehr gut eignet sind Adapter von MiniSD auf normales SD-Format, um dann MiniSD zu benutzen. Wenn man eine Stiftleiste im 2.54mm-Format oder Lötnägel im selben Format auf der Platine hat, kann man daran wunderbar den SD-Kartenadapter anlöten. Das ist mechanisch recht stabil. Ein kleines Manko ist allerdings, daß dann eine Gold-Lötzinn-Legierung durch die vergoldeten Kontakte entsteht und das soll ja dem Lötzinn langfristig nicht sehr zuträglich sein. Aber für's Hobby funktioniert das wunderbar.

{| border="0"
|-
||[[Bild:SD Steck Stift.jpg]]<br/>
<sup>(Liefere Bild in besserer Qualität nach!)</sup>
|}

== Bibliotheken zur Ansteuerung ==

* [http://elm-chan.org/fsw/ff/00index_e.html ELM ChaN FatFs] FAT(12,16,32)-Dateisystem. Klein und übersichtlich, hochoptimiert, frei auch für kommerzielle Anwendung. Beispiele für AVR, H8, LPC2k mit MCI u.a. enthalten ("samples"), neuere Versionen mit LFN-Unterstützung. Beispiel für AT91SAM7 inkl. DMA im Projekt [[ARM MP3/AAC Player]]. (siehe auch [http://www.siwawi.arubi.uni-kl.de/avr_projects/arm_projects/arm_memcards/ M. Thomas' ARM+SD/MMC Seite])

* [http://elm-chan.org/fsw/ff/00index_p.html ELM ChaN Petit FatFS] FAT(12,16,32)-Dateisystem. Sehr klein. Beispiele für AVR.

* [http://sourceforge.net/projects/efsl EFSL] FAT16/32-Dateisystem, unterstützt Partitionen und Superfloppys, Beispielcode für AVR, LPC2000 und AT91SAM7 enthalten (siehe auch [http://www.siwawi.arubi.uni-kl.de/avr_projects/arm_projects/arm_memcards/ M. Thomas' ARM+SD/MMC Seite])

* [http://www.holger-klabunde.de/avr/avrboard.htm#cf Holger Klabundes FAT16/32] mit Beispielen für AVR MMC/SD und CF, LPC2k mit SPI

* libfat aus dem [http://sourceforge.net/projects/devkitpro devkitpro-Projekt] u.a. LFN-Unterstützung.

* [http://www.mikro-control.de/Joomla/index.php?option=com_content&task=view&id=18&Itemid=30 SD-Logger] - FAT 16, für den privaten Einsatz kostenfrei

* [http://www.mikrocontroller.net/forum/read-4-125350.html MMC-Ansteuerung mit FAT16 von Ulrich Radig]

* [http://www.zws.com/products/dosfs/index.html DOSFS Free FAT12/FAT16/FAT32 Filesystem] "DOSFS is a free FAT-compatible filesystem intended for fairly low-end embedded applications. Intended target systems would be in the ballpark of 1K RAM, 4K ROM or more".

* [http://www.mikrocontroller.net/topic/48481 MMC/SD-Karte mit FAT16 an AVR] von Roland Riegel

* [ftp://ftp.circuitcellar.com/pub/Circuit_Cellar/2005/176/Sham176.zip Circuit Cellar FAT16 MMC/SD] mit MMC/SD Hardwaretreiber für MSP430

* [http://www.analog.com "Implementing FAT32 File Systems on ADSP-BF533 Blackfin Processors"] Application Note und Code von ADI

* [http://www.atmel.com/dyn/products/tools.asp?family_id=682 FAT-Code in Atmel's AVR32 UC3 Software-Library]

* [http://www.mikrocontroller.net/articles/FAT32 AVR FAT16/32] Bibliothek mit Wiki. Unterstützt LFN und Ordner Rekursiv löschen. SVN für neuste Version.

* [http://www.embedded-os.de/index.html?pcfat_port.htm pC/FAT driver] "using SPI for sector read/write to MMC/MMCplus/HD-MMC/M-Bridge/SD/SDHC-cards on different platforms"

* [http://www.dharmanitech.com/2009/01/sd-card-interfacing-with-atmega8-fat32.html SD Card Interfacing with ATmega8] (FAT32 implementation) by CC Dharmani

== Allgemeine Informationen ==

* [http://www.digitalspirit.org/file/index.php/obj/docs/sd/ Datenblätter] ( [http://www.digitalspirit.org/file/index.php/obj-download/docs/sd/ProductManualSDCardv2.2final.pdf SD Card Product Manual 2.2] )

* [http://elm-chan.org/docs/mmc/mmc_e.html ELM ChaN - How to Use an MMC]

* [http://elm-chan.org/fsw/ff/00index_e.html ELM ChaN - FatFs Generic FAT File System Module]

* [http://www.mikrocontroller.net/forum/list-1-1.html?filter=MMC*+SD Beiträge zum Thema MMC/SD im Forum (ca. 200 Threads)]

* [http://www.shop.display3000.com/elektronikmodule/sd-speicherkartenplatine.html Weiter unten im Text (runterscrollen) gibt es interessante Oszi-Bilder zu den oft genannten Spannungsteilern oder Transistorlösungen als Pegelwandler]

* [http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=2680&dDocName=en547784 Microchip Memory Disk Drive System mit FAT32 und SDHC Unterstützung]

* [http://www.ifas.htwk-leipzig.de/easytoweb/download/D&E_11_2006_Anbindung_von_SD-Karten.pdf Gute Beschreibung der SDIO-Architektur und wie man eine SD-Karte mit ARM bzw. AVR benutzt]

== Bauteile ==

* [http://www.instructables.com/id/EZD6Q18LYGES1762SJ/ DIY SD-Card Fassung aus einem alten Floppy Kabel]

* [http://www.watterott.com/index.php?page=search&page_action=query&desc=on&sdesc=on&keywords=multicomp&x=0&y=0 Halter für SD-Karten]

* [http://www.shop.display3000.com/elektronikmodule/sd-speicherkartenplatine.html günstige Komplettlösung mit bidirektionalem Pegelwandler, Spannungsregler, Kartenhalter]

== Projekte ==

* [http://retromaster.wordpress.com/ufe/ Ultimate Floppy Emulator] von Retromaster (PIC32 @ 80 Mhz, 16 Mb SDRAM)

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[[Category:Datenübertragung]]
[[Kategorie:Speicher und Dateisysteme]]

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