SD卡初始化以及命令详解

SD卡是嵌入式设备中很常用的一种存储设备,体积小,容量大,通讯简单,电路简单所以受到很多设备厂商的欢迎,主要用来记录设备运行过程中的各种信息,以及程序的各种配置信息,很是方便,有这样几点是需要知道的

SD卡是基于flash的存储卡。

SD卡和MMC卡的区别在于初始化过程不同。SD卡并不是我们通常意义上的手机扩展卡,那种卡叫做TF卡,但是通讯以及驱动模式是类似的.

SD卡的通信协议包括SD和SPI两类,SD卡上电之后默认处于SD状态。

SD卡使用卡内智能控制模块进行FLASH操作控制，包括协议、安全算法、

数据存取、ECC算法、缺陷处理和分析、电源管理、时钟管理。这些都不需要用户关系,这是SD卡厂商做的事情

驱动SD卡主要要实现读扇区,写扇区,初始化,获取SD卡相关配置信息这几个就可以了,

另外.SD卡本身只是一种数据介质,它不含有文件系统,文件系统是一种文件的组织格式,是独立于存储介质的一种规范

标准SD卡引脚序列

SD卡引脚功能表

TF卡引脚排序

TF卡引脚功能表

由此可见,TF卡比SD卡少了一个VSS引脚,也就是少了一个供电引脚

另外电路设计时若SD卡使用SPI模式,那么不用的几根数据线应加上上拉电阻,否者会因为这几根数据线的电流震荡引起电流损耗,造成电路上的不稳定

SD卡电路SPI驱动模式

SD卡内部有五个我们可以读取的寄存器,分别如下

要读取这些信息就需要与卡通讯,SD通讯是用命令+数据的形式进行的,命令格式如下

也就是说,一次SD卡命令发送一共要发送6个字节,对于SPI通讯而言,就是SPI总线上传送六个字节

字节1的最高2位固定为01，低6位为命令号（比如CMD16，

为10000即16进制的0X10，完整的CMD16，第一个字节为01010000，即0X10+0X40）。

字节2~5为命令参数，有些命令是没有参数的。对于没有参数的命令默认发送0即可

字节6的高七位为CRC值，最低位恒定为1,crc计算遵循以下规律

GX为生成多项式,具体计算方法请查看CRC计算相关,不过有一点好处就是,在SPI驱动模式下,不需要CRC校验(默认SD卡在SPI模式下不开启CRC校验,在SD模式下默认开始CRC校验),所以我们只需要对CMD0进行CRC就可以了,后面的CRC都可以不管(因为在CMD0之前是SD模式,所以第一个命令需要,切换之后就不用了),而CMD0的CRC为0x95(加上了之后的一位1)

注:SPI模式下打开crc校验需要用到CMD59的保留命令,请查阅相关资料

SD卡的命令表如下所示(以下仅写出SPI模式的CMD)

CMD0复位SD卡,重置所有卡到Idle状态,参数为0

CMD1设置SD卡到ACTIVATE模式,也就是推出IDLE模式

CMD8发送接口状态命令

CMD9读取CSD寄存器

CMD10读取CID寄存器

CMD12在多块读取的时候请求停止读取

CMD13读取SD卡状态寄存器

CMD16设置单个扇区的大小一般都设置为512字节一个扇区

CMD17读取扇区命令

CMD18读取多个扇区知道发送停止命令

CMD24写扇区命令

CMD25写多个扇区命令

CMD27编辑CSD位

CMD28设置地址组保护位。写保护由卡配置数据的WP_GRP_SIZE指定

CMD29清除保护位

CMD30要求卡发送写保护状态,参数中有要查询的地址

CMD32设置要擦除的第一个写数据块地址

CMD33设置要擦除的最后一个写数据块地址

CMD38擦除所有选中的块

CMD42设置SD卡的解锁或者上锁

CMD55告诉SD卡下一个命令式卡应用命令,不是标准命令

CMD56应用相关的数据块读写命令

CMD58读取OCR信息

CMD59设置crc校验的使能与关闭(前面说到过)

ACMD13发送SD卡状态

ACMD18保留作为SD安全应用(也就是这命令没用)

ACMD22发送写数据块的数目。响应为32位+CRC

ACMD23设置写前预擦除的数据块数目(用来加速多数据块写操作)。“1”=默认(一个块)(1)

不管是否使用ACMD23，在多数据块写操作中都需要STOP_TRAN(CMD12)命令

ACMD25 26 38保留作为安全应用

ACMD41要求访问的卡发送它的操作条件寄存器(OCR)内容

ACMD42连接[1]/断开[0]卡上CD/DAT3(pin 1]的50K欧姆上拉电阻。上拉电阻可用来检测卡

ACMD43-49保留作为安全应用

ACMD51读取SD配置寄存器SCR

ACMD命令,全称应该是application CMD,所以使用ACMD都需要在发送CMD55之后

发出命令后会收到相应的响应,所有响应通过CMD线传输，响应以MSB开始，不同类型的响应长度根据类型不同而不同。

响应以起始位开始(通常为“0”)，接着这是传输方向的位（卡为0）。除了R3外其他

响应都有CRC。每个响应都以结束位(通常为“1”)结束。,SD卡响应格式有多种

1.R1响应

2.R1b响应

多了一个忙数据

3.R2响应

4.R3响应(针对于read ocr的响应CMD58)

5.响应R4和R5都是正对于SD mode的响应

6.针对CMD8命令的响应R7

SD卡的初始化以及识别过程(为了方便起见,我们只检测响应的R1状态)

1.初始化与SD卡连接的硬件条件（MCU的SPI配置，IO口配置）；

2.上电延时（>74个CLK）(为了让卡正常启动)

3.复位卡（CMD0），进入IDLE状态,检测R1的最低位,是否为闲置状态

4.发送CMD8，检查是否支持2.0协议,因为这个命令是在2.0的协议里面才添加的

5.根据不同协议检查SD卡（命令包括：CMD55、CMD41、CMD58和CMD1等）；

6.取消片选，发多8个CLK，结束初始化

具体请查看下图

以下是网络上找到的一份经我修改之后的SD卡驱动,不完全符合SD卡标准驱动,但是我用着一直还蛮正常,大家有兴趣可以看看改改

Spisd.c

#include"spisd.h"

//预定义SD卡类型

u8SD_Type=0;//SD卡的类型

//这部分应根据具体的连线来修改!

#defineSD_CSPAout(4)//SD卡片选引脚

//data:要写入的数据

//返回值:读到的数据

staticu8SdSpiReadWriteByte(u8data)

{

returnSpi1ReadWriteByte(data);

}

//SD卡初始化的时候,需要低速

staticvoidSdSpiSpeedLow(void)

{

Spi1SetSpeed(SPI_SPEED_256);//设置到低速模式用于初始化，最高spi速度为400k

}

//SD卡正常工作的时候,可以高速了

staticvoidSdSpiSpeedHigh(void)

{

Spi1SetSpeed(SPI_SPEED_4);//设置到高速模式初始化完成之后进行，最高可到25M，不过一般不用

}

staticvoidSdIOInit(void)

{

GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_4;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);//初始化A4

SD_CS=1;

Spi1Init();//初始化SPI接口

SdSpiSpeedLow();//初始化设置为低速

}

//等待卡准备好

//返回值:0,准备好了;其他,错误代码

staticu8SdWaitReady(void)

{

u32t=0;

do

{

if(SdSpiReadWriteByte(0XFF)==0XFF)return0;//OK

t++;

}while(t<0XFFFFFF);//等待

return1;

}

//取消选择,释放SPI总线

voidSD_DisSelect(void)

{

SD_CS=1;

SdSpiReadWriteByte(0xff);//提供额外的8个时钟

}

//选择sd卡,并且等待卡准备OK

//返回值:0,成功;1,失败;

u8SdSelect(void)

{

SD_CS=0;

if(SdWaitReady()==0)return0;//等待成功

SD_DisSelect();

return 1;//等待失败