http://blog.csdn.net/dengrengong/article/details/39831757
SD卡是嵌入式设备中很常用的一种存储设备,体积小,容量大,通讯简单,电路简单所以受到很多设备厂商的欢迎,主要用来记录设备运行过程中的各种信息,以及程序的各种配置信息,很是方便,有这样几点是需要知道的
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卡并不是我们通常意义上的手机扩展卡,那种卡叫做TF卡,但是通讯以及驱动模式是类似的.
SD 卡的通信协议包括 SD和 SPI两类,SD卡上电之后默认处于SD状态。
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。这些都不需要用户关系,这是SD卡厂商做的事情
驱动SD卡主要要实现读扇区,写扇区,初始化,获取SD卡相关配置信息这几个就可以了,
另外.SD卡本身只是一种数据介质,它不含有文件系统,文件系统是一种文件的组织格式,是独立于存储介质的一种规范

标准SD卡引脚序列

SD卡引脚功能表

TF卡引脚排序

TF卡引脚功能表
由此可见,TF卡比SD卡少了一个VSS引脚,也就是少了一个供电引脚
另外电路设计时若SD卡使用SPI模式,那么不用的几根数据线应加上上拉电阻,否者会因为这几根数据线的电流震荡引起电流损耗,造成电路上的不稳定
SD卡电路SPI驱动模式

SD卡内部有五个我们可以读取的寄存器,分别如下

要读取这些信息就需要与卡通讯,SD通讯是用命令+数据的形式进行的,命令格式如下

也就是说,一次SD卡命令发送一共要发送6个字节,对于SPI通讯而言,就是SPI总线上传送六个字节
字节 1 的最高 2 位固定为 01,低 6位为命令号(比如 CMD16,
为 10000 即 16 进制的 0X10,完整的 CMD16,第一个字节为 01010000,即 0X10+0X40)。
字节 2~5 为命令参数,有些命令是没有参数的。对于没有参数的命令默认发送0即可
字节 6 的高七位为 CRC 值,最低位恒定为 1,crc计算遵循以下规律

GX为生成多项式,具体计算方法请查看CRC计算相关,不过有一点好处就是,在SPI驱动模式下,不需要CRC校验(默认SD卡在SPI模式下不开启CRC校验,在SD模式下默认开始CRC校验),所以我们只需要对CMD0进行CRC就可以了,后面的CRC都可以不管(因为在CMD0之前是SD模式,所以第一个命令需要,切换之后就不用了),而CMD0的CRC为0x95(加上了之后的一位1)
注:SPI模式下打开crc校验需要用到CMD59的保留命令,请查阅相关资料
SD卡的命令表如下所示(以下仅写出SPI模式的CMD)

CMD0 复位SD卡,重置所有卡到 Idle状态,参数为0
CMD1 设置SD卡到ACTIVATE模式,也就是推出IDLE模式

CMD8 发送接口状态命令
CMD9 读取CSD寄存器
CMD10 读取CID寄存器

CMD12 在多块读取的时候请求停止读取
CMD13读取SD卡状态寄存器

CMD16 设置单个扇区的大小一般都设置为512字节一个扇区
CMD17 读取扇区命令
CMD18 读取多个扇区知道发送停止命令

CMD24 写扇区命令
CMD25 写多个扇区命令

CMD27 编辑CSD位
CMD28设置地址组保护位。写保护由卡配置数据的WP_GRP_SIZE指定
CMD29清除保护位

CMD30 要求卡发送写保护状态,参数中有要查询的地址

CMD32 设置要擦除的第一个写数据块地址
CMD33 设置要擦除的最后一个写数据块地址

CMD38 擦除所有选中的块
CMD42 设置SD卡的解锁或者上锁
CMD55 告诉SD卡下一个命令式卡应用命令,不是标准命令

CMD56 应用相关的数据块读写命令

CMD58 读取OCR信息
CMD59 设置crc校验的使能与关闭(前面说到过)

ACMD13 发送SD卡状态

ACMD18保留作为 SD安全应用(也就是这命令没用)

ACMD22发送写数据块的数目。响应为 32位+CRC
ACMD23设置写前预擦除的数据块数目(用来加速多数据块写操作)。“1”=默认(一个块)(1)
不管是否使用 ACMD23,在多数据块写操作中都需要 STOP_TRAN(CMD12)命令

ACMD25 26 38 保留作为安全应用

ACMD41要求访问的卡发送它的操作条件寄存器(OCR)内容
ACMD42连接[1]/断开[0]卡上CD/DAT3(pin 1]的 50K欧姆上拉电阻。上拉电阻可用来检测卡
ACMD43-49保留作为安全应用
ACMD51读取 SD配置寄存器 SCR
ACMD命令,全称应该是application CMD,所以使用ACMD都需要在发送CMD55之后
发出命令后会收到相应的响应,所有响应通过 CMD线传输,响应以 MSB开始,不同类型的响应长度根据类型不同而不同。
响应以起始位开始(通常为“0”),接着这是传输方向的位(卡为 0)。除了 R3外其他
响应都有 CRC。每个响应都以结束位(通常为“1”)结束。,SD卡响应格式有多种
1. R1响应


2. R1b响应

多了一个忙数据
3. R2响应

4. R3响应(针对于read ocr的响应 CMD58)

5. 响应R4和R5都是正对于SD mode的响应
6. 针对CMD8命令的响应R7

SD卡的初始化以及识别过程(为了方便起见,我们只检测响应的R1状态)
1. 初始化与 SD卡连接的硬件条件(MCU的 SPI配置,IO口配置);
2. 上电延时(>74个 CLK)(为了让卡正常启动)
3. 复位卡(CMD0),进入 IDLE状态,检测R1的最低位,是否为闲置状态
4. 发送 CMD8,检查是否支持 2.0协议,因为这个命令是在2.0的协议里面才添加的
5. 根据不同协议检查 SD卡(命令包括:CMD55、CMD41、CMD58和 CMD1等);
6. 取消片选,发多 8个 CLK,结束初始化
具体请查看下图

以下是网络上找到的一份经我修改之后的SD卡驱动,不完全符合SD卡标准驱动,但是我用着一直还蛮正常,大家有兴趣可以看看改改
Spisd.c
- #include "spisd.h"
-
-
- u8 SD_Type=0;
-
-
- #define SD_CS PAout(4) //SD卡片选引脚
-
-
-
- static u8 SdSpiReadWriteByte(u8 data)
- {
- return Spi1ReadWriteByte(data);
- }
-
-
- static void SdSpiSpeedLow(void)
- {
- Spi1SetSpeed(SPI_SPEED_256);
- }
-
-
- static void SdSpiSpeedHigh(void)
- {
- Spi1SetSpeed(SPI_SPEED_4);
- }
-
-
- static void SdIOInit(void)
- {
- GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
- RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE );
-
- GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
- GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ;
- GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
- GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
-
- SD_CS = 1;
- Spi1Init();
- SdSpiSpeedLow();
- }
-
-
-
- static u8 SdWaitReady(void)
- {
- u32 t=0;
- do
- {
- if(SdSpiReadWriteByte(0XFF)==0XFF)return 0;
- t++;
- }while(t<0XFFFFFF);
- return 1;
- }
-
-
- void SD_DisSelect(void)
- {
- SD_CS=1;
- SdSpiReadWriteByte(0xff);
- }
-
-
-
- u8 SdSelect(void)
- {
- SD_CS=0;
- if(SdWaitReady()==0)return 0;
- SD_DisSelect();
- return 1;
- }
-
-
-
-
-
- u8 SdGetResponse(u8 Response)
- {
- u16 Count=0xFFF;
- while ((SdSpiReadWriteByte(0XFF)!=Response)&&Count)Count--;
- if (Count==0)return MSD_RESPONSE_FAILURE;
- else return MSD_RESPONSE_NO_ERROR;
- }
-
-
-
-
-
-
- u8 SdRecvData(u8*buf,u16 len)
- {
- if(SdGetResponse(0xFE))return 1;
- while(len--)
- {
- *buf=SdSpiReadWriteByte(0xFF);
- buf++;
- }
-
- SdSpiReadWriteByte(0xFF);
- SdSpiReadWriteByte(0xFF);
- return 0;
- }
-
-
-
-
-
- u8 SdSendBlock(u8*buf,u8 cmd)
- {
- u16 t;
- if(SdWaitReady())return 1;
- SdSpiReadWriteByte(cmd);
- if(cmd!=0XFD)
- {
- for(t=0;t<512;t++)SdSpiReadWriteByte(buf[t]);
- SdSpiReadWriteByte(0xFF);
- SdSpiReadWriteByte(0xFF);
- t=SdSpiReadWriteByte(0xFF);
- if((t&0x1F)!=0x05)return 2;
- }
- return 0;
- }
-
-
-
-
-
-
-
- u8 SdSendCmd(u8 cmd, u32 arg, u8 crc)
- {
- u8 r1;
- u8 Retry=0;
- SD_DisSelect();
- if(SdSelect())return 0XFF;
-
- SdSpiReadWriteByte(cmd | 0x40);
- SdSpiReadWriteByte(arg >> 24);
- SdSpiReadWriteByte(arg >> 16);
- SdSpiReadWriteByte(arg >> 8);
- SdSpiReadWriteByte(arg);
- SdSpiReadWriteByte(crc);
- if(cmd==CMD12)SdSpiReadWriteByte(0xff);
-
- Retry=0X1F;
- do
- {
- r1=SdSpiReadWriteByte(0xFF);
- }while((r1&0X80) && Retry--);
-
- return r1;
- }
-
-
-
-
-
- u8 SdGetCID(u8 *cid_data)
- {
- u8 r1;
-
- r1=SdSendCmd(CMD10,0,0x01);
- if(r1==0x00)
- {
- r1=SdRecvData(cid_data,16);
- }
- SD_DisSelect();
- if(r1)return 1;
- else return 0;
- }
-
-
-
-
-
- u8 SdGetCSD(u8 *csd_data)
- {
- u8 r1;
- r1=SdSendCmd(CMD9,0,0x01);
- if(r1==0)
- {
- r1=SdRecvData(csd_data, 16);
- }
- SD_DisSelect();
- if(r1)return 1;
- else return 0;
- }
-
-
-
-
-
- u32 SdGetSectorCount(void)
- {
- u8 csd[16];
- u32 Capacity;
- u8 n;
- u16 csize;
-
- if(SdGetCSD(csd)!=0) return 0;
-
- if((csd[0]&0xC0)==0x40)
- {
- csize = csd[9] + ((u16)csd[8] << 8) + 1;
- Capacity = (u32)csize << 10;
- }else
- {
- n = (csd[5] & 15) + ((csd[10] & 128) >> 7) + ((csd[9] & 3) << 1) + 2;
- csize = (csd[8] >> 6) + ((u16)csd[7] << 2) + ((u16)(csd[6] & 3) << 10) + 1;
- Capacity= (u32)csize << (n - 9);
- }
- return Capacity;
- }
-
-
-
-
-
- u8 SdInitialize(void)
- {
- u8 r1;
- u16 retry;
- u8 buf[4];
- u16 i;
-
- SdIOInit();
- for(i=0;i<10;i++)SdSpiReadWriteByte(0XFF);
- retry=20;
- do
- {
- r1=SdSendCmd(CMD0,0,0x95);
- }while((r1!=0X01) && retry--);
- SD_Type=0;
- if(r1==0X01)
- {
- if(SdSendCmd(CMD8,0x1AA,0x87)==1)
- {
- for(i=0;i<4;i++)buf[i]=SdSpiReadWriteByte(0XFF);
- if(buf[2]==0X01&&buf[3]==0XAA)
- {
- retry=0XFFFE;
- do
- {
- SdSendCmd(CMD55,0,0X01);
- r1=SdSendCmd(CMD41,0x40000000,0X01);
- }while(r1&&retry--);
- if(retry&&SdSendCmd(CMD58,0,0X01)==0)
- {
- for(i=0;i<4;i++)buf[i]=SdSpiReadWriteByte(0XFF);
- if(buf[0]&0x40)SD_Type=SD_TYPE_V2HC;
- else SD_Type=SD_TYPE_V2;
- }
- }
- }else
- {
- SdSendCmd(CMD55,0,0X01);
- r1=SdSendCmd(CMD41,0,0X01);
- if(r1<=1)
- {
- SD_Type=SD_TYPE_V1;
- retry=0XFFFE;
- do
- {
- SdSendCmd(CMD55,0,0X01);
- r1=SdSendCmd(CMD41,0,0X01);
- }while(r1&&retry--);
- }else
- {
- SD_Type=SD_TYPE_MMC;
- retry=0XFFFE;
- do
- {
- r1=SdSendCmd(CMD1,0,0X01);
- }while(r1&&retry--);
- }
- if(retry==0||SdSendCmd(CMD16,512,0X01)!=0)SD_Type=SD_TYPE_ERR;
- }
- }
- SD_DisSelect();
- SdSpiSpeedHigh();
- if(SD_Type)return 0;
- else if(r1)return r1;
- return 0xaa;
- }
-
-
-
-
-
-
-
-
- u8 SdReadDisk(u8*buf,u32 sector,u8 cnt)
- {
- u8 r1;
- if(SD_Type!=SD_TYPE_V2HC)sector <<= 9;
- if(cnt==1)
- {
- r1=SdSendCmd(CMD17,sector,0X01);
- if(r1==0)
- {
- r1=SdRecvData(buf,512);
- }
- }else
- {
- r1=SdSendCmd(CMD18,sector,0X01);
- do
- {
- r1=SdRecvData(buf,512);
- buf+=512;
- }while(--cnt && r1==0);
- SdSendCmd(CMD12,0,0X01);
- }
- SD_DisSelect();
- return r1;
- }
-
-
-
-
-
-
- u8 SdWriteDisk(u8*buf,u32 sector,u8 cnt)
- {
- u8 r1;
- if(SD_Type!=SD_TYPE_V2HC)sector *= 512;
- if(cnt==1)
- {
- r1=SdSendCmd(CMD24,sector,0X01);
- if(r1==0)
- {
- r1=SdSendBlock(buf,0xFE);
- }
- }else
- {
- if(SD_Type!=SD_TYPE_MMC)
- {
- SdSendCmd(CMD55,0,0X01);
- SdSendCmd(CMD23,cnt,0X01);
- }
- r1=SdSendCmd(CMD25,sector,0X01);
- if(r1==0)
- {
- do
- {
- r1=SdSendBlock(buf,0xFC);
- buf+=512;
- }while(--cnt && r1==0);
- r1=SdSendBlock(0,0xFD);
- }
- }
- SD_DisSelect();
- return r1;
- }
Spisd.h
- #ifndef __SPISD_H_
- #define __SPISD_H_
-
- #include "spi.h"
- #include "delay.h"
- #include "common.h"
- #include "ioremap.h"
-
-
- #define SD_TYPE_ERR 0X00
- #define SD_TYPE_MMC 0X01
- #define SD_TYPE_V1 0X02
- #define SD_TYPE_V2 0X04
- #define SD_TYPE_V2HC 0X06
-
-
- #define CMD0 0 //卡复位
- #define CMD1 1
- #define CMD8 8 //命令8 ,SEND_IF_COND
- #define CMD9 9 //命令9 ,读CSD数据
- #define CMD10 10 //命令10,读CID数据
- #define CMD12 12 //命令12,停止数据传输
- #define CMD16 16 //命令16,设置SectorSize 应返回0x00
- #define CMD17 17 //命令17,读sector
- #define CMD18 18 //命令18,读Multi sector
- #define CMD23 23 //命令23,设置多sector写入前预先擦除N个block
- #define CMD24 24 //命令24,写sector
- #define CMD25 25 //命令25,写Multi sector
- #define CMD41 41 //命令41,应返回0x00
- #define CMD55 55 //命令55,应返回0x01
- #define CMD58 58 //命令58,读OCR信息
- #define CMD59 59 //命令59,使能/禁止CRC,应返回0x00
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
- #define MSD_RESPONSE_NO_ERROR 0x00 //无错误
- #define MSD_IN_IDLE_STATE 0x01 //空闲状态
- #define MSD_ERASE_RESET 0x02 //擦除错误
- #define MSD_ILLEGAL_COMMAND 0x04 //命令错误
- #define MSD_COM_CRC_ERROR 0x08 //CRC通信错误
- #define MSD_ERASE_SEQUENCE_ERROR 0x10 //擦除次序错误
- #define MSD_ADDRESS_ERROR 0x20 //地址错误
- #define MSD_PARAMETER_ERROR 0x40 //参数错误
- #define MSD_RESPONSE_FAILURE 0xFF //这次命令根本是失败的,没有任何回应
-
- u8 SdInitialize(void);
-
- u8 SdGetCID(u8 *cid_data);
-
- u8 SdGetCSD(u8 *csd_data);
-
- u32 SdGetSectorCount(void);
-
- u8 SdReadDisk(u8*buf,u32 sector,u8 cnt);
-
- u8 SdWriteDisk(u8*buf,u32 sector,u8 cnt);
-
-
- #endif