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。

----------------------------------------------------------------------------------------

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