SD卡手册

SD卡（Secure Digital Card）：基于FLASH存储单元的卡，它是专为安全性高、容量大、高性能目的设计的。

SD框图如图1-1所示：

图1-1

SD卡不但有大容量存储单元，还集成有智能控制器来实现接口协议管理、安全性能、版权保护盒ECC校验等。

特点：

高达2GB容量、SD卡协议兼容、SPI模式控制、版权保护、密码保护

SD卡通讯方式：

SD 6线通讯（clk、cmd、D0—3）数据出错保护传送单块、多块数据传送

SPI 3线串行总线（clk、DI、DO）可选的非数据保护传送单块、多块数据传送

读写次数性能：

SD卡数据读次数：不受限（无限次）每扇区写：100,000次

SD Mode:

SD模式下多卡的识别：SD卡模式是单主机多从机模式，clk和power线共用；识别过程如下：主机分别使能各个卡自己的cmd线，各个卡的CID寄存器是事先编程好的，它是一个用在卡识别过程中唯一数字，主机能使用READ_CID命令读取CID寄存器的值，主机只能读而不能写。

内部上拉的DA T3脚可以用来进行卡插入的侦测，在数据传输过程中可以将上拉电阻断开（使用ACMD42）。

Card Status：存储在一个32bit的寄存器中，它被当做命令应答的数据区来发送，它包含卡当前的状态及上一个命令的完成代码，可以通过SEND_STA TUS命令读取。

SD_Status：存储在512bit的寄存器中，当发送命令SD_STA TUS（ACMD13）时它被当做一块数据块来发送。

存储空间阵列分区如图1-2所示：

数据传输的基本单元式byte

面向块的命令：

Block：块大小就是发送块传输命令时传输的数据字节数，大小可变也可以固定，块的大小及编程存储在CSD寄存器中。

图1-2

一次擦除单元的粒度一般与面向块命令不同

Sector：这是和擦除命令有关的单元，每个设备扇区的大小事固定的，扇区的大小信息存储在CSD寄存器中。

具有写保护的卡：

WP Group：拥有独立写保护的最小单元，Its size is the number of groups which will be write protected by one bit，每张卡WP Group的大小也是固定的，大小信息存在CSD 中。

数据传输速率：SD卡可以单数据线(DAT0)或4数据线（DAT0-3）进行数据传输，单线最大速率为25Mbps，4线最大为100Mbps。

擦除：最小擦除单元是卡的一个扇区，为了提高效率，也可以多块扇区一起擦除，首先发送

一条带有起始扇区地址的命令，接着发送一条带有结束扇区地址的命令，它们之间的扇区将全部被擦除。

写保护：有两个保护级别可供选择，永久的和暂时的，可以通过PROGRAM_CSD命令设置，永久写保护位一旦设置就无法清除，这项特性应用在SD卡控制器固件。

SPI Mode:

卡识别过程：主机必须知道连接在总线上的卡的个数，主机通过选定CS（CD/DA T3）线来选定卡，内部带上拉电阻的DA T3线可以用来做卡插入侦测。

Card Status：在SPI模式下只有16bit可以从32bit的SD Card status寄存器中读出，与SD模式下一样可以用ACMD13读出SD_STA TUS。

存储空间阵列分区：与SD模式下一致。

读写操作：在SPI模式下可以支持多块和单块数据传输。

数据传输率：SPI模式下只有单根数据线，25Mbps。

擦除、写保护与SD模式一致。

图2-1 SD卡外形尺寸

图2-2 SD引脚尺寸

图2-3 SD模式下管脚分配图

NOTE：1) S=电源，I=input，O=output 使用上拉驱动

2)上电后DA T1-3为input，发送SET_BUS_WIDTH命令后DA T1-3才作为数据线，应连

接外部上拉电阻，尽管有可能只用DA T0.

3)上电后，内部有50Kohm的电阻上拉（可以用作卡插入侦测），上拉可通过

SET_CLR_CARD_DETECT（ACMD42）命令断开。

图2-4 SPI模式下管脚分配

NOTE：1)S=电源，I=input，O=output

2)RSV为浮动输入，需外接上拉电阻。

图2-5 SD卡的寄存器

SD卡有自己的上电检测电路，以此来使上电后卡进入idle状态，也可以用GO_IDLE（CMD0）命令来复位SD卡。

图2-6 SD卡结构图

SD模式：

CMD：双向信号线

DA T0-3：双向信号线

CLK：主机到卡的线

VDD：卡的电源线

VSS[1:2]:地线

SPI模式：

CS: 主机到卡的线

CLK：主机到卡时钟线

DI：主机到卡数据线

DO：卡到主机数据线

SPI模式和SD模式一样是字节传输，数据传输都是8bit的整数倍并且和CS对齐，SPI传输过程中CS必须有效，除卡编程（card programming）的时候，SPI模式中使用的是SD模式协议和命令的子集。

上电

SD模式上电：

图2-7 SD模式下上电过程

上电后SD卡进入idle状态，该状态下SD卡不管任何传输直到接收到ACMD41命令，ACMD41命令判断操作电压范围以及查询SD卡直到SD卡退出上电流程。除此之外，ACMD41的应答还包括了忙标志位，表明SD卡是否就绪，单卡上电流程时间不能大于1s。

上电完成后，主机发送时钟并且通过CMD线发送初始化系列操作，这个系列就是连续的‘1’电平，系列的长度为最大值1ms，74个时钟周期或者电源上升时间。所有的主机都必须能完成ACMD41和CMD1，CMD1是用于查询MMC卡的操作状态的，在任何状态下，ACMD41

或者CMD1必须通过CMD线分别发送到每一张卡上。