SD卡读写规范

只看该作者 · 2016-2-24 09:01

SD卡是基于flash的存储卡。
SD卡和MMC卡的区别在于初始化过程不同。
SD卡的通信协议包括SD和SPI两类。
SD卡使用卡内智能控制模块进行FLASH操作控制，包括协议、安全算法、数据存取、ECC算法、缺陷处理和分析、电源管理、时钟管理。

只看该作者 · 2016-2-24 09:03

功能介绍
1)       主机无关的FLASH内存擦除和编程
读或写数据，主机只要发送一个带地址的命令，然后等待命令完成，主机无
需关心具体操作的完成。当采用新型的FLASH时，主机代码无需更新。
2)       缺陷管理
3)       错误恢复
4)       电源管理

只看该作者 · 2016-2-24 09:04

SD卡获取和识别
SD卡总线采用的是单主多从结构，总线上所有卡共用时钟和电源线。主机依次分别访问每个卡，每个卡的CID寄存器中已预编程了一个唯一的卡标识号，用来区分不同的卡。
主机通过READ_CID命令读取CID寄存器。CID寄存器在SD卡生产过程中的测试和格式化时被编程，主机只能读取该号。
DAT3线上内置的上拉电阻用来侦测卡。在数据传输时电阻断开(使用 ACMD42)。

只看该作者 · 2016-2-24 09:04

Negotiating Operation Conditions
当主机定义了SD卡不支持的电压范围时，SD卡将处于非活动状态，将忽略所有的总线传输。要退出非活动状态唯一的方法就是重新上电。

只看该作者 · 2016-2-24 09:05

内存组织
数据读写的基本单元是一个字节，可以按要求组织成不同的块。Block:块大小可以固定，也可以改变，允许的块大小是实际大小等信息存储允许的块大小是实际大小等信息存储在CSD寄存器。Sector:和擦除命令相关，由几个块组成。Sector的大小对每个设备是固定的，大小信息存储在CSD寄存器。WP Group:写保护单位。大小包括几个group，写保护由一位决定，对每个设备大小是固定的，存储在CSD寄存器。

只看该作者 · 2016-2-24 09:05

卡状态
卡状态分别存放在下面两个区域：
卡状态（Card Status），存放在一个32位状态寄存器，在卡响应主机命令时作为数据传送给主机。
SD状态（SD_Status），当主机使用SD_STATUS（ACMD13）命令时，512位以一个数据块的方式发送给主机。SD_STATUS还包括了和BUS_WIDTH、安全相关位和扩展位等的扩展状态位。

只看该作者 · 2016-2-24 09:06

Multiple Block Mode:主机可以读写多个数据块（相同长度），根据命令中的地址读取或写入连续的内存地址。操作通过一个停止传输命令结束。写操作必须地址对齐。

只看该作者 · 2016-2-24 09:06

读写操作
Single Block Mode:主机根据事先定义的长度读写一个数据块。由发送模块产生一个16位的CRC校验码，接受端根据校验码进行检验。读操作的块长度受设备sector大小 (512 bytes)的限制，但是可以最小为一个字节。不对齐的访问是不允许的，每个数据块必须位于单个物理sector内。写操作的大小必须为sector大小，起始地址必须与sector边界对齐。

只看该作者 · 2016-2-24 09:06

数据传输速率
SD卡可以通过单数据线（DAT0）或四根数据线（DAT0-DAT3）进行数据传输。单根数据线传输最大传输速率为25 Mbit/s，四根数据线最大传输速率为100 Mbit/s。

只看该作者 · 2016-2-24 09:06

数据保护
每个sector的数据通过Error Correction Code (ECC)进行保护。在写sector时生成ECC，在读sector时检验ECC。如果发现错误，在传输前进行纠正。

只看该作者 · 2016-2-24 09:07

数据擦除
SD卡数据擦除的最小单位是sector。为了加速擦除操作，多个sector可以同时擦除。为了方便选择，第一个指令包含起始地址，第二个指令包含结束地址，在地址范围内的所有sector将被擦除。

只看该作者 · 2016-2-24 09:07

写保护
两种写保护方式可供选择，永久保护和临时保护，两种方式都可以通过PROGRAM_CSD指令进行设置。永久保护位一旦设置将无法清除。

只看该作者 · 2016-2-24 09:08

CSD寄存器
所有SD卡的配置信息存储在CSD寄存器。通过SEND_CSD读取，PROGRAM_CSD修改。

只看该作者 · 2016-2-24 09:08

拷贝位
通过CSD寄存器中的拷贝位（copy bit）设置SD卡中的数据是原始数据还是拷贝数据。拷贝位一旦设置，将无法清除，在测试和格式化时使用。

只看该作者 · 2016-2-24 09:08

SD卡获取和识别
SD卡总线采用的是单主多从结构，总线上所有卡共用时钟和电源线。主机依次分别访问每个卡，每个卡的CID寄存器中已预编程了一个唯一的卡标识号，用来区分不同的卡。
主机通过READ_CID命令读取CID寄存器。CID寄存器在SD卡生产过程中的测试和格式化时被编程，主机只能读取该号。
DAT3线上内置的上拉电阻用来侦测卡。在数据传输时电阻断开(使用 ACMD42)。

只看该作者 · 2016-2-24 09:10

SD模式引脚
扩展数据线(DAT1-DAT3)上电后为输入，SET_BUS_WIDTH命令执行后作为数据线。即使只有DAT0使用，所有数据线都和外部上拉电阻连接，否则DAT1 & DAT2（如果未被使用）的振荡输入将引起非期望的高电流损耗。
上电后，数据线输入50K(+/-20K)欧姆的上拉（用来进**侦测和SPI模式选择）。用户可以在常规数据传输时，通过SET_CLR_CARD_DETECT (ACMD42)命令分离上拉。

只看该作者 · 2016-2-24 09:10

SD卡总线拓扑
SD总线有6根通信线和三根电源供应线：
      CMD——命令线是双向信号线。主机和卡通过push pull 模式工作。
      DAT0-3——数据线是双向信号线。主机和卡通过push pull 模式工作。
      CLK——时钟是从主机到卡的信号。CLK通过push pull 模式操作。
      VDD—VDD是所有卡的电源供应线。
      VSS[1:2]—VSS是2根地线。