SD卡驱动开发心得体会

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最近在负责SD卡驱动的开发移植工作，支持vfat文件系统，现在谈一下开发心得吧！

SD卡高度集成闪存，具备串行和随机存取能力。可以通过专用优化速度的串行接口访问，数据传输可靠。接口允许几个卡垛叠，通过他们的外部连接。接口完全符合最新的消费者标准，叫做SD卡系统标准，由SD卡系统规范定义。 SD卡系统是一个新的大容量存储系统，基于半导体技术的变革。它的出现，提供了一个便宜的、结实的卡片式的存储媒介，为了消费多媒体应用。SD卡可以设计出便宜的播放器和驱动器而没有可移动的部分。一个低耗电和广供电电压的可以满足移动电话、电池应用比如音乐播放器、个人管理器、掌上电脑、电子书、电子百科全书、电子词典等等。

一、SD Bus Protocol

SD总线有两种SD Bus和SPI Bus。笔者以SD Bus为例：

SD Bus由CLK,CMD,DAT0-3,VDD,VSS组成。SD bus模式下的命令和数据流都有一个起始位和一个停止位。命令格式固定为48bits，（start bit 固定为‘0’）+ （transmitter bit为‘1’）+（command & address or parameter）+(CRC7)+(end bit '1')。

而响应格式有两种，看命令响应的类型，R1,R3,R6的响应格式为，（start bit 固定为‘0’）+ （transmitter bit为‘0’）+（command & status（R1),OCR(R3)or RCA(R6)）+(CRC7)+(end bit '1')。R2的响应格式为，（start bit 固定为‘0’）+ （transmitter bit为‘0’）+（CID or CSD)）+(CRC7)+(end
bit '1')。

二、SD卡初始化处理

首先初始化一下controller，比如fifo，dma模式，enbale位等。初始化好了controller后，需要设置一下啊通讯时钟，设好后就可以去跟SD memory card去做沟通了。这个过程都是通过发送CMD来完成的，首先读取controller的detect寄存器，看有没有卡插入，有插入的情况下才发送CMD0去reset card to idle state，再发送CMD8，把controller提供的电压信息和check
pattern发送给SD卡，这一步成功就可以发送ACMD41去获取SD OCR信息，这一步需要把controller的capacity support info和要求SD发送它的OCR给controller，这一步成功后，就可以接着发送CMD2去读SD的CID信息，再发CMD3去读SD卡的RCA，再发CMD9去读SD卡的CSD，这个很重要，卡的容量信息在这里面，再设置通讯bus的宽带，有1线跟4线的区别，最后把CLK设置高一些，可以为25MHZ，这样读数据就快很多。到此为止，卡的初始化工作已经完成，可以进行读写。

三、如何判断SD卡是standard SD card还是high capacity SD card

在初始化过程中，发送ACMD41后，获取的SD OCR寄存器信息，在它的第30bit也就是CCS（card capacity status），如果该位为1，则表明是high capacity SD card，为0的话就是standard SD card。

四、SD信息注册给VFAT

由于需要读取SD卡中vfat文件系统中的文件，因此我们需要把SD卡read操作函数指针、设备类型、容量信息、CID信息注册给fat部分。就是这个结构static block_dev_desc_t mmc_blk_dev = {0};

mmc_blk_dev.if_type = IF_TYPE_MMC;

mmc_blk_dev.part_type = PART_TYPE_DOS;

mmc_blk_dev.dev = 0;

mmc_blk_dev.lun = 0;

mmc_blk_dev.type = 0;

mmc_blk_dev.blksz = STORAGE_BLOCK_SIZE;

/*mmc_blk_dev.lba = 0x400000; get from CSD info */

mmc_blk_dev.removable = 0;

mmc_blk_dev.block_read = mmc_block_read;

ret = fat_register_device(&mmc_blk_dev, 1);

把该结构填好后，调用fat_register_device(&mmc_blk_dev, 1)注册。

五、uboot下FAT

uboot下支持fat12、16、32。在 fat_register_device这个接口中有一个bug，用mkdosfs格式化的SD卡，其生成的MBR信息跟在PC上不一样。fat.c中的代码片段&buffer[DOS_FS_TYPE_OFFSET]起始的3个字节数据是否为“FAT”来判断其文件系统是不是FAT格式的，DOS_FS_TYPE_OFFSET为0x36，但是用mkdosfs格式化的SD卡，其生成的MBR信息，其"FAT"描述在偏移0x52处，所以在fat_register_device（）接口中需要做兼容性调整。这个小bug可以从static
int

read_bootsectandvi(boot_sector *bs, volume_info *volinfo, int *fatsize)这个接口的实现里看出。在这个

read_bootsectandvi(boot_sector *bs, volume_info *volinfo, int *fatsize)接口中已经做了兼容，在boot sector中fat_length，如果为0的话，就做了增加偏移量，用mkdosfs格式化的SD卡，其生成的MBR信息中fat_length恰恰为0.

六、总结

SD卡驱动开发并不复杂，在写代码之前先把SD卡协议搞清楚，再把controller的寄存器意思搞明白，就可以动手干活了。调试是痛苦滴，SD work成功了，也会带来一丝喜悦！