SD卡引脚定义-电路-基本原理.doc

SD卡在现在的日常生活与工作中使用非常广泛，时下已经成为最为通用的数据存储卡在诸如MP3、数码相机等设备上也都采用SD卡作为其存储设备SD卡之所以得到如此广泛的使用，是因为它价格低廉、存储容量大、使用方便、通用性与安全性强等优点既然它有着这么多优点，那么如果将它加入到单片机应用开发系统中来，将使系统变得更加出色这就要求对SD卡的硬件与读写时序进行研究对于SD卡的硬件结构，在官方的文档上有很详细的介绍，如SD卡内的存储器结构、存储单元组织方式等内容要实现对它的读写，最核心的是它的时序，笔者在经过了实际的测试后，使用51单片机成功实现了对SD卡的扇区读写，并对其读写速度进行了评估下面先来讲解SD卡的读写时序1） SD卡的引脚定义：  SD卡引脚功能详述：引脚 编号 SD模式         SPI模式 名称 类型 描述 名称 类型 描述 1 CD/DAT3 IO或PP 卡检测/ 数据线3 #CS I 片选 2 CMD PP 命令/ 回应 DI I 数据输入 3 VSS1 S 电源地 VSS S 电源地 4 VDD S 电源 VDD S 电源 5 CLK I 时钟 SCLK I 时钟 6 VSS2 S 电源地 VSS2 S 电源地 7 DAT0 IO或PP 数据线0 DO O或PP 数据输出 8 DAT1 IO或PP 数据线1 RSV     9 DAT2 IO或PP 数据线2 RSV     注：S：电源供给  I：输入 O：采用推拉驱动的输出 PP：采用推拉驱动的输入输出 SD卡SPI模式下与单片机的连接图：      SD卡支持两种总线方式：SD方式与SPI方式。

其中SD方式采用6线制，使用CLK、CMD、DAT0~DAT3进行数据通信而SPI方式采用4线制，使用CS、CLK、DataIn、DataOut进行数据通信SD方式时的数据传输速度与SPI方式要快，采用单片机对SD卡进行读写时一般都采用SPI模式采用不同的初始化方式可以使SD卡工作于SD方式或SPI方式这里只对其SPI方式进行介绍2） SPI方式驱动SD卡的方法     SD卡的SPI通信接口使其可以通过SPI通道进行数据读写从应用的角度来看，采用SPI接口的好处在于，很多单片机内部自带SPI控制器，不光给开发上带来方便，同时也见降低了开发成本然而，它也有不好的地方，如失去了SD卡的性能优势，要解决这一问题，就要用SD方式，因为它提供更大的总线数据带宽SPI接口的选用是在上电初始时向其写入第一个命令时进行的以下介绍SD卡的驱动方法，只实现简单的扇区读写1） 命令与数据传输1. 命令传输SD卡自身有完备的命令系统，以实现各项操作命令格式如下：       命令的传输过程采用发送应答机制，过程如下：                           每一个命令都有自己命令应答格式在SPI模式中定义了三种应答格式，如下表所示：字节 位 含义       1 7 开始位，始终为0 6 参数错误 5 地址错误 4 擦除序列错误 3 CRC错误 2 非法命令 1 擦除复位 0 闲置状态 字节 位 含义       1 7 开始位，始终为0 6 参数错误 5 地址错误 4 擦除序列错误 3 CRC错误 2 非法命令 1 擦除复位 0 闲置状态       2 7 溢出，CSD覆盖 6 擦除参数 5 写保护非法 4 卡ECC失败 3 卡控制器错误 2 未知错误 1 写保护擦除跳过，锁／解锁失败 0 锁卡 字节 位 含义       1 7 开始位，始终为0 6 参数错误 5 地址错误 4 擦除序列错误 3 CRC错误 2 非法命令 1 擦除复位 0 闲置状态 2～5 全部 操作条件寄存器，高位在前 写命令的例程：//-----------------------------------------------------------------------------------------------  向SD卡中写入命令，并返回回应的第二个字节//-----------------------------------------------------------------------------------------------unsigned char Write_Command_SD(unsigned char *CMD){   unsigned char tmp;   unsigned char retry=0;   unsigned char i;   //禁止SD卡片选   SPI_CS=1;   //发送8个时钟信号   Write_Byte_SD(0xFF);   //使能SD卡片选   SPI_CS=0;   //向SD卡发送6字节命令   for (i=0;i<0x06;i++)    {       Write_Byte_SD(*CMD++);   }      //获得16位的回应   Read_Byte_SD(); //read the first byte,ignore it.    do    {  //读取后8位      tmp = Read_Byte_SD();      retry++;   }   while((tmp==0xff)&&(retry<100));    return(tmp);}2） 初始化SD卡的初始化是非常重要的，只有进行了正确的初始化，才能进行后面的各项操作。

在初始化过程中，SPI的时钟不能太快，否则会造初始化失败在初始化成功后，应尽量提高SPI的速率在刚开始要先发送至少74个时钟信号，这是必须的在很多读者的实验中，很多是因为疏忽了这一点，而使初始化不成功随后就是写入两个命令CMD0与CMD1，使SD卡进入SPI模式           初始化时序图：               初始化例程：//--------------------------------------------------------------------------    初始化SD卡到SPI模式//--------------------------------------------------------------------------unsigned char SD_Init(){     unsigned char retry,temp;   unsigned char i;   unsigned char CMD[] = {0x40,0x00,0x00,0x00,0x00,0x95};   SD_Port_Init(); //初始化驱动端口      Init_Flag=1; //将初始化标志置1    for (i=0;i<0x0f;i++)    {      Write_Byte_SD(0xff); //发送至少74个时钟信号   }    //向SD卡发送CMD0   retry=0;   do   { //为了能够成功写入CMD0,在这里写200次     temp=Write_Command_SD(CMD);     retry++;     if(retry==200)      { //超过200次       return(INIT_CMD0_ERROR);//CMD0 Error!     }   }    while(temp!=1);  //回应01h，停止写入      //发送CMD1到SD卡   CMD[0] = 0x41; //CMD1   CMD[5] = 0xFF;   retry=0;   do   { //为了能成功写入CMD1,写100次     temp=Write_Command_SD(CMD);     retry++;     if(retry==100)      { //超过100次       return(INIT_CMD1_ERROR);//CMD1 Error!     }   }    while(temp!=0);//回应00h停止写入      Init_Flag=0; //初始化完毕，初始化标志清零      SPI_CS=1;  //片选无效   return(0); //初始化成功}3） 读取CIDCID寄存器存储了SD卡的标识码。

每一个卡都有唯一的标识码CID寄存器长度为128位它的寄存器结构如下： 名称 域 数据宽度 CID划分 生产标识号 MID 8 [127:120] OEM/应用标识 OID 16 [119:104] 产品名称 PNM 40 [103:64] 产品版本 PRV 8 [63:56] 产品序列号 PSN 32 [55:24] 保留 － 4 [23:20] 生产日期 MDT 12 [19:8] CRC7校验合 CRC 7 [7:1] 未使用，始终为1 － 1 [0:0] 它的读取时序如下：          与此时序相对应的程序如下：//------------------------------------------------------------------------------------    读取SD卡的CID寄存器   16字节   成功返回0//-------------------------------------------------------------------------------------unsigned char Read_CID_SD(unsigned char *Buffer){   //读取CID寄存器的命令   unsigned char CMD[] = {0x4A,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF};    unsigned char temp;   temp=SD_Read_Block(CMD,Buffer,16); //read 16 bytes   return(temp);}4）读取CSDCSD（Card-Specific Data）寄存器提供了读写SD卡的一些信息。

其中的一些单元可以由用户重新编程具体的CSD结构如下：名称 域 数据宽度 单元类型 CSD划分 CSD结构 CSD_STRUCTURE 2 R [127:126] 保留 - 6 R。