sd卡工作原理分析

数据包的封装与命令协议相关

1 sd卡指令数据包

sd卡的指令被封装成48位的数据包，每次传送这48位的数据包。数据包的内容包括起始位、结束位、传输位、命令索引、传输参数和7位CRC校验码。其具体格式分布如下图

 

Bit 位置	47	46	[45:40]	[39:08]	[07:01]	00
Bit 宽度	1	1	6	32	7	1
值	“0”	“1”	x	x	x	“1”
说明	Start bit	Transmission bit	Command index	Argument	CRC7	End bit

 

其中的命令索引位是[45：40]，里面可以封装各种命令，具体的命令表将在下面给出。不同的命令会对应不同的回应(respond)，回应有三种(R1，R2，R3)格式，在命令表中的选项会给出。

2 sd卡命令索引表

CMD	简略语	指令说明	SPI 模式
			自变量	回应
0	GO_IDLE_STATE	这是使card初始化到Idle状态的指令.CS信号设在Low的状态时,接到本指令后,card 将转换到SPI模式.	None	R1
1	SEND_OP_COND	接到本指令后,card将做R3回应(含有OCR 数据).根据OCR值,可以得知card能工作电压范围.OCR数据最高值位的1bit是用来确认card内部处理是否结束(Ready/Busy轮询).	None	R1
2	ALL_SEND_CID	接到本指令后, 处于Ready状态的card将传送CID数据.在MMC模式下,数据被送到CMD信号,在CID数据的每1bit传送后,CMD信号状态将与该card内部状态相比较,如果不一致,將中止数据传送,card返回到Ready状态.如果相一致,该card 将认为已被选中,然后转换到Identification 状态.
3	SET_RELATIVE_ADDR	本指令会为已转换到Identification状态的card分配一个相对card地址(RCA).当RCA分配后,card将转换到Stand-by 状态,对以后的CMD2和CMD3不回应.
4	NOP	这是用来设定DSR(DriveState寄存器)的指令,但是本car不支持DSR.
7	SELECT/DESELECT_CARD	本指令是用来选择一张card,让它在Stand-by状态和Transfer状态之间转换的指令.如果给card设定已分配到的RCA地址,card将从Stand-by状态转换到Transfer状态,并将回应以后的读取指令及其他指令.如果给card设定RCA以外的地址,card将转换到Stand-by状态。当RCA=0000h时,card将无条件地转换到Stand-by状态.
9	SEND_CSD	接到本指令后,将传送CSD数据.	None	R1
10	SEND_CID	接到本指令后,将传送CID数据.	None	R1
11	READ_DAT_UNTIL_STOP	接到本指令后,将从设定的地址传送P2ROM数据,直到接到指令CMD12为止.
12	STOP _TRANSMISSION	本指令强行终止CMD11和CMD18的处理	None	R1
13	SEND_STATUS	接到本指令后, 将传送状态寄存器的信息.	None	R2
15	GO_INACTIVE _STATE	接到本指令后,将转换到休止(inactive)状态.
16	SET_BLOCKLEN	本指令用来设定Block长度.对象是以后的指令CMD17和CMD18.	31:00] block length	R1
17	READ_SINGLE _BLOCK	接到本指令后,将从自变量设定的地址传送1个block 长度的数据.(block长度由指令CMD16设定).	[31:00] data address	R1
18	READ_MULTIPLE _BLOCK	接到本指令后,将从自变量设定的地址连续传送block长度的数据,直到接到指令CMD12为止.(block长度由指令CMD16设定).	[31:00] data address	R1
23	SET_BLOCK _COUNT	本指令是给紧跟的指令CMD18设定要传送的block 数量.	[31:16]set to 0 [15:00]number of block	R1
24	WRITE_BLOCK	接到本指令后,将写1个block 长度的数据到自变量设定的地址.(block长度由指令CMD16设定).	[31:0] data address	R1
25	WRITE_MULTIPLE_ BLOCK	接到本指令后,将连续写block长度的数据到自变量设定的地址,直到接到指令CMD12为止.(block长度由指令CMD16设定).	[31:0] data address	R1
58	READ_OCR	接到本指令后,Card将传送OCR数据.	None	R3
59	CRC_ON_OFF	本指令是用来设定CRC 选项为ON或OFF.在SPI模式下,CRC的初始值设定为OFF.[CRC选项[bit=1]表示CRC ON;[CRC选项[bit=0]表示CRC OFF.	[31:01] stuff bits [00:00] CRC option	R1

 

3 命令回应repond

1)        R1模式

对象指令

CMD0 ： GO_IDLE_STATE

CMD1 ： SEND_OP_COND

CMD9 ： SEND_CSD

CMD10：SEND_CID

CMD12：STOP_TRANSMISSION

CMD16：SET_BLOCKLEN

CMD17：READ_SINGLE_BLOCK

CMD18：READ_MULTIPLE_BLOCK

CMD23：SET_BLOCK_COUNT

CMD59：CRC_ON_OFF

 

 

 

2)        R2模式

对象指令

CMD13：SEND_STATUS

 

3)        R3模式

对象指令

CMD58：READ_OCR

 

 

 4. sd卡的配置信息

4.1卡识别寄存器——CID(card identification register )

 

CID-slice	名称	栏目	Bit宽度	值	OKI 原创
[127:120]	Manufacture ID	MID	8	0x41	OKI ID, 由MMCA 指定
[119:104]	OEM/Application ID	OID	16	0x0000	OK设备名
[103:56]	Product name	PNM	48	P2016	产品名
[55:48]	Product revision	PRV	8	0x10	产品修订版(version 1.0)
[47:16]	Product serial number	PSN	32	0x00000001	产品编号 Default=1, user设定可
[15:8]	Manufacturing data	MDT	8	收到Code 文件的月份	OKI 收到客户Code 档案的日期,或是写入程序的日期
[7:1]	7-bit CRC checksum	CRC7	7	CRC	检验和
[0:0]	-	-	1	1	固定是”1”

 

4.2卡特性寄存器——CSD(card specific data register)

 

CSD-slice	名称	栏目	Bit 宽度	值		Type	备注
				Bin.	Hex.
[127:126]	CSD Structure	CSD_STRUCTURE	2	10	0x2	R	Version 3.1
[125:122]	spec version	SEPC_VERS	4	0011	0x3	R	Version 3.1
[121:120]	Reserved		2	X	X	R	不必理会
[119:112]	datatime1 read access	TAAC	8	00001000	0x08	R	1ns
[111:104]	datatime2 read access	NSAC	8	00000001	0x01	R	100cycles
[103:96]	max rate data transfer	TRAN_SPEED	8	00101010	0x2A	R	20Mb/s
[95:84]	card command class	CCC	12	000000000111	0x007	R	支持Class0,1,2
[83:80]	max read data block length	READ_BL_LEN	4	1001	0x9	R	512 字节
79	partial blocks for read allowed	READ_BL_PARTIAL	1	1	0x1	R
78	Reserved		1	X	X	R	不必理会
77	read block misalignment	READ_BLK_MISALIGN	1	0	0x0	R	禁止跨越Block
76	DSR implemented	DSR_IMP	1	0	0x0	R	DSR: 不支持
[75:74]	Reserved		2	X	X	R	不必理会
[73:62]	device size	C_CIZE	12	111111111110	0xFFE	R
[61:59]	min. read current	VDD_R_CURR_MIN	3	000	0x0	R	0.5mA
[58:56]	max. read current	VDD_R_CURR_MAX	3	100	0x4	R	35mA
[55:50]	Reserved		6	X	X	R	不必理会
[49:47]	device size multiplier	C_SIZE_MULT	3	001	0x1	R
[46:31]	Reserved		16	X	X	R	不必理会
[30:29]	manufacture default ECC	DEFAULT_ECC	2	00	0x0	R	ECC: 不支持
[28:26]	Reserved		3	X	X	R	不必理会
[25:22]	Max. write data block length	WRITE_BL_LEN	4	1001	0x9	R
[21:16]	Reserved		6	X	X	R	不必理会
15	file format group	FILE_FORMAT_GRP	1	0	0x0	R
14	Copy flag (OTP)	COPY	1	0	0x0	R	Default=0 User 设定可
13	permanent protection write	PERM_WRITE_ PROTECT	1	1	0x1	R
12	temporary protection  write	TMP_WRITE_ PROTECT	1	1	0x1	R
[11:10]	file format	FILE_FORMAT	2	00	0x0	R	Default=0 User 设定可
[9:8]	ECC code	ECC	2	00	0x0	R	ECC: 不支持
[7:1]	CRC	CRC	7	CRC	CRC	R
0	Reserved		1	1	0x1	R