SD卡引脚及spi模式基本操作过程

1、WORD整理版SD卡引脚及spi模式基本操作过程（摘自网络）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。SD卡的引脚定义.111111111 * 2345678 SO Memory1CardSD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1CD/DAT3IO 或 PP卡检测/数据线3#CSI片选2CMDPP命令/回应DII数据输入3VSS1

2、S电源地VSSS电源地4VDDS电源VDDS电源5CLKI时钟SCLKI时钟6VSS2S电源地VSS2S电源地7DAT0IO 或 PP数据线0DOO或PP数据输岀8DAT1IO 或 PP数据线1RSV9DAT2IO 或 PP数据线2RSV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CLKCMD DAT0DAT3进行数据通信。而 SPI方式采用4线制，使用 CS CLK Data In、DataOut 进行数据通信。SD方式时的数据传输速度与 SPI方式要快

3、，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。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

4、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：吐位为1说明是 主机给列卡的命令幵始桂赔终刿命令内容了位匸腿节验码缎事位贻终为101CONTENTCRC1总长度为怡个谊即E个字节命令的传输过程采用发送应答机制，过程如下:ncn:：0 CJCf).roiL1Q打秋Dntalfl * coinmaiidDat.tOuresponse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17开始位，始终为06参数错误5地址错误4擦除序列错误3CRC错误2非法命令1擦除复位0闲置状态字节位含义17开始位，始终为06参数错误5地址错误4擦除序列错误

5、3CRC错误2非法命令1擦除复位0闲置状态27溢岀，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17开始位，始终为06参数错误5地址错误4擦除序列错误3CRC错误2非法命令1擦除复位0闲置状态25全部操作条件寄存器，高位在前写命令的例程:C程序/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_C

6、S=1;/发送8个时钟信号Write_Byte_SD(OxFF);/使能SD卡片选SPI_CS=0;/向SD卡发送6字节命令for (i=0;i0x06;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)&(retry100);return (tmp);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

7、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CMD(与 CMD1使SD卡进入SPI模式优质参考资料初始化时序图:(CMDHN口8x4Wo(DATA) OUTOlh(CMD) IN(DATA) OUTI i厂 F4cr i4in iO0HuDDn初始化例程:C程序/初始化SD卡到SPI模式/unsigned char SD_lnit()unsigned char retry,temp;unsigned char i;unsigned char CMD = 0

8、x40,0x00,0x00,0x00,0x00,0x95;SD_Port_Init();/初始化驱动端口Init_Flag=1;/将初始化标志置1for (i=0;i0x0f;i+)Write_Byte_SD(0xff); /发送至少74个时钟信号/向SD卡发送CMD0retry=0;do /为了能够成功写入CMD0在这里写200次temp=Write_Comma nd_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CMD倒SD

9、卡CMD0 = 0x41; /CMD1CMD5 = 0xFF;retry=0;do /为了能成功写入CMD1写 100次 temp=Write_Comma nd_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

10、存器结构如下：名称域数据宽度CID划分生产标识号MID8127:120OEM应用标识OID16119:104产品名称PNM40103:64产品版本PRV863:56产品序列号PSN3255:24保留423:20生产日期MDT1219:8CRC7校验合CRC77:1未使用，始终为110:0它的读取时序如下:CD) tN1DATA) OUT8x 16时CID加口 oon AKIHFEh rtirl 疔诈,CRCDart Carr与此时序相对应的程序如下:C程序/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

11、)/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);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_STRUCTURE2R127:126保留-6R125:120数据读取时间1TAAC8R119:112数据

12、在CLK周期内读取时间2(NSAC*1O0NSAC8R111:104最大数据传输率TRAN_SPEED8R103:96卡命令集合CCC12R95:84最大读取数据块长READ_BL_LEN4R83:80允许读的部分块READ_BL_PARTIAL1R79:79非线写块WRITE_BLK_MISALIGN1R78:78非线读块READ BLK MISALIGN 1R77:77DSF条 件DSR_IMP1R76:76保留-2R75:74设备容量C_SIZE12R73:62最大读取电流VDD minVDD_R_CURR_MIN3R61:59最大读取电流VDD maxVDD_R_CURR_MAX3R5

13、8:56最大写电流VDD minVDD_W_CURR_MIN3R55:53最大写电流VDD maxVDD_W_CURR_MAX3R52:50设备容量乘子C_SIZE_MULT3R49:47擦除单块使能ERASE_BLK_EN1R46:46擦除扇区大小SECTOR_SIZE7R45:39写保护群大小WP_GRP_SIZE7R38:32写保护群使能WP_GRP_ENABLE1R31:31保留-2R30:29写速度因子R2W_FACTOR3R28:26最大写数据块长度WRITE_BL_LEN4R25:22允许写的部分部WRITE_BL_PARTIAL1R21:21保留-5R20:16文件系统群FIL

14、E_OFRMAT_GRP1R/W15:15拷贝标志COPY1R/W14:14永久写保护PERM_WRITE_PROTECT1R/W13:13暂时写保护TMP_WRITE_PROTECT1R/W12:12文件系统FIL_FORMAT2R/W11:10保留-2R/W9:8CRCCRC7R/W7:1未用，始终为1-10:0读取CSD的时序:C hM tiMlk i flsector_co unt = sectorBuffer.dat6 & 0x03;vin f-sector_co unt sector_co unt += sectorBuffer.dat7;vin f-sector_co unt s

15、ector_co unt += (sectorBuffer.dat8 & 0xc0) 6;/ 获取 multipliervi nf-sector_multiply = sectorBuffer.dat9 & 0x03;vi nf-sector_multiply sector_multiply += (sectorBuffer.dat10 & 0x80) 7;/获取SD卡的容量vin f-size_MB = vin f-sector_co unt (9-v in f-sector_multiply);/ get the name of the cardRead_CID_SD(sectorBuff

16、er.dat);vinf-n ame0 = sectorBuffer.dat3;vinf-n ame1 = sectorBuffer.dat4;vinf-n ame2 = sectorBuffer.dat5;vinf-n ame3 = sectorBuffer.dat6;vinf-n ame4 = sectorBuffer.dat7;vinf-n ame5 = 0x00;/end flag以上程序将信息装载到一个结构体中，这个结构体的定义如下:typedef struct SD_VOLUME_INFO /SD/SD Card infounsigned int size_MB;unsigned

17、char sector_multiply;unsigned int sector_count;unsigned char name6; VOLUME_INFO_TYPE;扇区读扇区读是对SD卡驱动的目的之一。SD卡的每一个扇区中有 512个字节，一次扇区读操 作将把某一个扇区内的 512个字节全部读出。过程很简单，先写入命令，在得到相应的回应 后，开始数据读取。扇区读的时序:(I IM(IATA OV1BIuby CMD16 i Default 512Dor i扇区读的程序例程:C程序unsigned char SD_Read_Sector( unsigned long sector, uns

18、igned char *buffer) unsigned char retry;/命令16unsigned char CMD = 0x51,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF;unsigned char temp;/地址变换由逻辑块地址转为字节地址sector = sector 24 );CMD2 = (sector & 0x00FF0000) 16 );CMD3 = (sector & 0x0000FF00) 8 );/将命令16写入SD卡retry=O;do /为了保证写入命令一共写100次temp=Write_Comma nd_MMC(CMD);retry+;if (ret

19、ry=100)return (READ_BLOCK_ERROR)/block write Error!while (temp!=0);/Read Start Byte form MMC/SD-Card (FEh/Start Byte)/Now data is ready,you can read it out.while (Read_Byte_MMC() != 0xfe);readPos=0;SD_get_data(512,buffer) ;512 字节被读出到 buffer 中return 0;其中SD_get_data函数如下：/获取数据到buffer中/void SD_get_data(

20、 unsigned int Bytes, unsigned char *buffer)unsigned int j;for (j=0;jBytes;j+)*buffer+ = Read_Byte_SD();扇区写512个扇区写是SD卡驱动的另一目的。每次扇区写操作将向SD卡的某个扇区中写入字节。过程与扇区读相似，只是数据的方向相反与写入命令不同而已。扇区写的时序：(CMD)IN (DATA OUTiuO曹叩卞Luocb*W11i1111V-hiM Wntr Data 么1oc C BjM Ddftt 亡JW扇区写的程序例程：C程序/写512个字节到SD卡的某一个扇区中去返回0说明写入成功/un

21、signed char SD_write_sector( unsigned long addr, unsigned char *Buffer) unsigned char tmp,retry;unsigned int i;/命令24unsigned char CMD = 0x58,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF;addr = addr 24 );CMD2 = (addr & 0x00FF0000) 16 );CMD3 = (addr & 0x0000FF00) 8 );/写命令24到SD卡中去retry=0;do /为了可靠写入，写100次tmp=Write_Comma nd_SD(CMD);retry+;if (re