SD卡初始化及读写流程 【转】

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

首先SD卡有所谓操作模式（operation mode）的概念，每种操作模式又具体对应一种或多种状态，主机通过发送命令可以使SD卡在不同的状态间转换，SD卡则接受命令，并根据自己现在所处状态做出不同的响应。



系统上电时刻或者搜寻SD卡时，SD卡控制器应该处于SD卡识别模式；SD卡在刚接入系统时刻也处于这种模式，并且处于此模式下的Idle状态。

SD卡识别模式：在这种模式下，控制器会检验SD卡的工作电压范围，识别SD卡类型，并要求它们发送各自的相对地址（Relative Card Address）；这些操作在SD卡各自的CMD线上进行。所有的操作均使用默认的 SD卡识别时钟频率（identification clock rate）

SD卡复位：发送GO_IDLE_STATE(CMD0)到SD卡后，除处于非活动状态（Inactive state）之外的SD卡都会进入空闲状态（Idle state）；在Idle状态，SD卡的CMD线处于输入模式，默认相对地址为0x0000，默认驱动寄存器设定为最低速度，最大驱动电流能力。

工作条件检测：

在控制器和SD卡进行任何通信之前，控制器不清楚SD卡支持的工作电压范围，故而控制器首先使用默认的电压发送一条reset指令（CMD0），紧跟着的CMD8指令，用于取得SD卡支持工作电压范围数据。SD卡通过检测CMD8的参数部分来检查控制器使用的工作电压，控制器通过分析回传的CMD8参数部分来校验SD卡是否可以在所给电压下工作。如果SD卡可以在指定电压下工作，则它回送CMD8的命令响应字，其中包含check voltage, check pattern。如果SD卡不支持所给电压，则SD卡不会给出任何响应信息，并继续处于Idle状态。在PLV2.0(physical
layer version2.0)下，在首次执行ACMD41之前，必须执行CMD8指令，用以初始化SDHC卡，SDHC卡根据是否接收到CMD8指令来鉴别控制器是否支持PLV2.0协议。使用低电压的控制器也必须在ACMD41命令之前发送CMD8，避免可以工作在两种电压模式下的SD卡因为没有接收到CMD8， 而默认工作在高电压环境下，被误认为是只支持高电压工作模式。

SD_SEND_OP_COND(ACMD41)命令的目的是给予SD卡控制器一个识别SD卡是否可以在所给Vdd范围下工作的机制，如果SD卡无法在指定Vdd范围内工作，则它会进入非活动状态（Inactive state）。要注意的是，ACMD41是应用相关型命令，因而，每次发出的ACMD41命令都必须紧跟在一条APP_CMD（CMD55）命令之后。在空闲态（Idle State）下使用的CMD55命令使用默认的卡相对地址（RCA）0x0000。

每次控制器发送CMD0复位SD卡后，都要重新进行系列初始化操作（CMD8,ACMD41...）。

如果ACMD41指令的OCR比特位为0，控制器可以查询各个SD卡，并决定它们共同的工作电压范围。在作为查询的ACMD41指令发送之后，SD卡并不会开始初始化过程，直到控制器重新发送一条ACMD41指令。



SD卡初始化和识别过程：

SD卡的初始化开始于接收到ACMD41指令之后，ACMD指令的HCS（Host Capacity Support）位如果设定为1的话，表明控制器支持SDHC卡，否则表示不支持。

在CMD8命令发送之后的ACMD41指令其功能有所扩展，在参数里多了HCS部分，在响应里面多了CCS（Card Capacity Status）部分。HCS参数会被不响应CMD8命令的SD卡所抛弃。控制器向不响应CMD8的卡发送ACMD41指令时，HCS位应该设置为零0。如果向SDHC卡发送HCS位为0的ACMD41命令，SDHC卡返回的响应，其busy标识位永远为0，代表忙状态。HCS标识位用来表明SD卡是否已经完成初始化，如果未完成，HCS为零，否则为1，如果HCS为0，控制器会重复发送ACMD41指令，SD卡只检查首次接收到的ACMD41指令的HCS位。

响应CMD8的SD卡发送的对于ACMD41指令响应会包含CCS部分，控制器只检查HCS标志位为1的响应所包含的CCS位。CCS=1表明其为SDHC卡，否则为标准SD卡。

控制器随后发送ALL_SEND_CID(CMD2)命令，查询各个卡的CID（unique card identification）值，还没有被识别的SD卡（处于Ready状态）会发送CID值作为响应，发送完CID值之后，SD卡进入识别状态（Identification state），然后控制器发送CMD3（SEND_RELATIVE_ADDR）命令，要求各个SD卡发送一个新的相对地址（RCA），RCA在之后的数据传输模式中用于寻址。RCA发送完之后。SD卡进入Stand-by状态，在这个状态，如果控制器想要给SD卡分配一个新的RCA，它可以发送另一条CMD3命令给SD卡。最后发布的RCA为SD卡的真实RCA。