SD卡驱动相关内容

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http://blog.csdn.net/josh915/archive/2010/08/24/5835707.aspx

一）

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：

    

 

 

共九个脚，定义如下：

 

 

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

 

 

本文来自 CSDN 博客，转载请标明出处： http://blog.csdn.net/cuitianxiang/archive/2010/04/19/5503173.aspx

 

 

 

二） SD 卡调试关键点：

 

1.      上电时要延时足够长的时间给 SD 卡一个准备过程，在我的程序里是 5 秒，根据不同的卡设置不同的延时时间。 SD 卡初始化第一步在发送 CMD 命令之前，在片选有效的情况下首先要发送至少 74 个

时钟，否则将有可能出现 SD 卡不能初始化的问题。

 

2.      SD 卡发送复位命令 CMD0 后，要发送版本查询命令 CMD8 ，返回状态一般分两种，若返回 0x01 表示此 SD 卡接受 CMD8, 也就是说此 SD 卡支持版本 2 ；若返回 0x05 则表示此 SD 卡支持版本 1 。因为不同版本的 SD 卡操作要求有不一样的地方，所以务必查询 SD 卡的版本号，否则也会出现 SD 卡无

法正常工作的问题。

 

3.      理论上要求发送 CMD58 获得 SD 卡电压参数，但实际过程中由于事先都知道了 SD 卡的工作

电压，因此可省略这一步简化程序。协议书上也建议尽量不要用这个命令。

 

4.      SD 卡读写超时时间要按照协议说明书书上的给定值 ( 读超时： 100ms ；写超时： 250ms) ，这个值要在程序中准确计算出来，否则将会出现不能正常读写数据的问题。我自己定义了一个计算公式：超

时时间 =(8/clk)*arg 。

 

5.      2GB 以内的 SD 卡 ( 标准卡 ) 和 2GB 以上的 SD 卡 ( 大容量卡 ) 在地址访问形式上不同，这一点尤其要注意，否则将会出现无法读写数据的问题。如标准卡在读写操作时，对读或写命令令牌当中的地址域符初值 0x10 ，表示对第 16 个字节以后的地址单元进行操作 ( 前提是此 SD 卡支持偏移读写操作 ) ，而对大容量卡读或写命令令牌当中的地址域符初值 0x10 时，则表示对第 16 块进行读写操作，而且大容量卡只支持

块读写操作，块大小固定为 512 字节，对其进行字节操作将会出错。

 

6.      对某一块要进行写操作时最好先执行擦出命令，这样写入的速度就能大大提高。进行擦除操作时不管是标准卡还是大容量卡都按块操作执行，也就是一次擦除至少 512 字节。

 

7.      对标准卡进行字节操作时，起始和终止必须在一个物理扇区内，否则将不能进行读写操作。实际操作过程中建议用块操作以提高效率。不管是标准卡还是大容量卡一个读写命令只能对一个块进行操

作，不允许跨物理层地址操作。

 

8.      在写数据块前要先写入若干个 dummy data 字节，写完一个块数据时，主机要监测 MISO 数据线，如果从机处于忙状态这根数据线会保持低电平，这样主机就可以根据这根数据线的状态以决定是否发送下一个命令，在从机没有释放 MISO 数据线之前，主机绝对不能执行其他命令，否则将会导致写入的数

据出错，而且从机也不会响应主机的命令。

 

9.      在 SPI 模式下， CRC 校验是被忽略的，但依然要求主从机发送 CRC 码，只是数值可以是任意

值，一般主机的 CRC 码通常设为 0x00 或 0xFF 。

 

读多块操作和写多块操作的传输停止形式不一样，读多块操作时用用命令 CMD12 终止传输，而写多

块操作时用 Stop Tran Token( 停止传输令牌，值为 0xFD) 终止传输。

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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。
下面是我的程序，仅供参考