SD卡学习笔记

首先对SD卡有一个感性认识：
SD卡的技术是基于MultiMedia卡（MMC）格式上发展而来，大小和MMC差不多，尺寸为32mm x 24mm x 2.1mm。SD卡与MMC卡保持着向上兼容。
内部结构： SD卡内部主要分两部分：存储介质（nandflash）和主控制器。主控制器多位以51为核心而设计的专用处理器，内部PLL可以倍频到近100m，带内部DMA，最主要的是SD控制器和NAND控制器。而作为存储介质的nandflash从1Gbit到128Gbit。
分类：
MMC卡：结构类似SD卡，采用MMC协议。
SD1.0： SD1.0卡最大支持2Gbyte。
SD2.0: SD2.0卡最大容量HCSD可达32Gbyte。从MMC到SD1.0再到SD2.0协议是向上兼容的。也就是说SD2.0可以兼容SD1.0协议，SD1.0可以兼容MMC卡协议。即MMC协议的指令可以操作SD1.0,Sd2.0，同理SD1.0协议的命令可以操作sd2.0卡。这就是我们平时看到初始化SD卡的时候只需要CMD0和CMD1两条命令就可以让上面上类卡进入传输状态的原因：MMC卡协议初始化只定义了CMD0和CMD1。
SD卡接口： SD卡接口支持SPI模式和SD模式。SD模式下采用4线并行模式，作为多媒体存储设备为提高传输速度都会采用这种接口。而SPI更方便低端MCU访问传输速度有限。
硬件引脚封装：如图所示：

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2009-12-22 21:43

共九个脚，定义如下：

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我们的板子上用跳线选择了SD模式和SPI模式的连线，用SPI将中间四根线用跳线连接即可。注意我们板子的SPI用的是SPI2来操作SD卡的。
有了感性的认识后，我们来了解一下SD卡协议命令的格式，MMC卡只有基本命令，即CMD0-CMD38，当然这中间不是连续，请大家看协议的命令表吧，SD卡有基本命令和特定命令，特定命令必须跟在基本命令CMD55后面，即要想用特定命令，必须先发一条CMD55通知SD卡，然后才能发送特定的命令。每条命令由6BYTE组成，分三部分，1字节为操作码，2-5字节为参数，有的命令没有参数，那就填0，有参数的根据参数说明而定，最后一字节为CRC校验，不过SPI模式不需要CRC校验，故可以任意填写，不过有几个特殊命令有指定的CRC校验码，必须加上。每条命令都有响应，根据命令的不同可能有R1，R1B，R2，R3（OCR）寄存器响应，通过它们判断命令是否操作成功。
对命令有了解后，只要知道各个操作的过程就可以操作SD卡了，主要操作有初始化，读、写、擦除等，下面分别介绍：
1、
初始化步骤：
（1）     
延时至少74clock，等待SD卡内部操作完成，在MMC协议中有明确说明。
（2）CS低电平选中SD卡。
（3）发送CMD0，需要返回0x01，进入Idle状态
（4）为了区别SD卡是2.0还是1.0，或是MMC卡，这里根据协议向上兼容的原理，首先发送只有SD2.0才有的命令CMD8，如果CMD8返回无错误，则初步判断为2.0卡，进一步发送命令循环发送CMD55+ACMD41，直到返回0x00，确定SD2.0卡初始化成功，进入Ready状态，再发送CMD58命令来判断是HCSD还是SCSD，到此SD2.0卡初始化成功。如果CMD8返回错误则进一步判断为1.0卡还是MMC卡，循环发送CMD55+ACMD41，返回无错误，则为SD1.0卡，到此SD1.0卡初始成功，如果在一定的循环次数下，返回为错误，则进一步发送CMD1进行初始化，如果返回无错误，则确定为MMC卡，如果在一定的次数下，返回为错误，则不能识别该卡，初始结束。
（5）CS拉高。
2、
读步骤：
（1）     
发送CMD17（单块）或CMD18（多块）读命令，返回0x00
（2）     
接收数据开始令牌0xfe（或0xfc）+正式数据512Bytes + CRC校验2Bytes
默认正式传输的数据长度是512Bytes，可用CMD16设置块长度。
3、
写步骤：
（1）     
发送CMD24（单块）或CMD25（多块）写命令，返回0x00
（2）     
发送数据开始令牌0xfe（或0xfc）+正式数据512Bytes + CRC校验2Bytes
4、
擦除步骤：
（1）     
发送CMD32，跟一个参数来指定首个要擦除的起始地址（SD手册上说是块号）
（2）     
发送CMD33,，指定最后的地址
（3）     
发送CMD38，擦除指定区间的内容
此3步顺序不能颠倒。
最后说一下我的一点体会：SD卡就是一个存储器，只不过用命令的方式来进行操作，我们只要掌握了各条命令及操作方式，就可以灵活的操作SD卡了，另外我所了解的IC卡也是类似的原理，还有就是建议开始看MMC的协议，简单明了易懂些，有了对MMC卡的一些了解后看SD卡协议就容易多了。