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SD卡工作原理

返回列表 来源: 发布日期: 2019.12.25

工业级SD卡

1.0 简介

安全数字卡(简称SD卡),最初引进应用于手持式可携带电子产品,在一个小尺寸产品上可靠的存储数据,如移动电话,数码相机等。近来,SD卡也被应用于工业级环境中。传统的工业级存储接口是ATA,要么是2.5"驱动器要么是TureIDE模式的PC卡,CF卡或者DOM。SD接口与ATA有很大区别。这份简介是为了帮助那些刚开始用SD接口的客户更好的懂得它的特征与用法。

2.0 规格

官方的SD卡规格由SD卡协会发布。官方的规格仅能从SD卡协会成员获得。尽管如此,SD卡协会会免费提供一个简单的物理层版本,对帮助终端用户在他们的系统里设计SD卡是有用的。任何人在他们的系统里设计。

3.0 基础知识

CF卡或者PC卡一样,SD卡内部包含一个控制器,能控制内部所有的闪存操作。根据串行时钟数据在主机与卡之间传输,速度为512字节块。目前定义FAT12/16的文件系统的卡容量在2G字节或以下,FAT32的卡的容量在4G字节或者以上。

3.1 引脚说明

与CF或者PC卡不同,SD卡没有使用PIN针,取而代之的是使用9个接触焊盘,如下图所示。

3.2 电平标准

SD卡操作电压范围是2.7-3.3V。专用的低电压版本SD卡能工作在1.6V。Agrade睿达的SD卡工作电压范围在标准的SD卡电压范围内。

3.3 总线协议

SD卡有定义2套总线协议。默认是本地SD模式,但是能配置成较慢SPI模式。在上电后第一次复位命令期间选择协议。SD卡工作在SD模式,若将卡切换到SPI模式,当主机发送复位命令给卡时CS信号必须生效。一旦配置了专用的协议,在供电期间都不能改变。切换协议的唯一方法就是重新上电。

3.4 总线宽度

SD卡工作于时钟串行模式的位宽度是1-4位。在SPI模式,仅仅工作于1位的模式。3.5 时钟频率SD工作于2种速度模式,默认模式时钟频率是0-25MHz,高速模式是0-50MHz。3.6 卡寄存器所有SD卡包含一套寄存器信息,用来描述与控制多种特征卡的支持性。类似卡配置寄存器与PC或CF卡的CIS结构(或者识别IDE驱动器的驱动结构)。如下表格列出了卡的信息寄存器与他们的描述:

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SD卡协议由主机与SD卡之间的命令交换或者反馈标号组成。数据通过数据包进行传输。一个包由数据块与CRC检验位组成。数据可以通过单个块与多个块模式进行传递,类似ATA读/写扇区与读/写多重命令。所有的传输在CMD/DAT引脚进行前首先使用MSB(最高有效位)。当数据在DAT引脚上传输时,CMD引脚发送命令与反馈信号。

4.0 数据包

有2中类型数据包格式。一种是一般字节宽的数据,与其他使用512位数据块较宽的宽度数据。2种类型数据都被CRC16保护。对于一般512字节数据传输,首先传输最小的重要字节,但是在个别字节,数据首先传送MSB。数据传输在1位模式(只使用DAT0)或者4位模式(如果被使能,使用DAT0-3)。当使用4位模式,字节格式的数据例如在DAT[3:0]数据线上,bit[7:4]在bit[3:0]后面传送。在简易SD规格书中有详细的格式图解。可以从SD卡协会网站下载。

5.0 SPI工作模式

大部分SD卡的工作是相同的,要么是SD模式要么SPI模式,但是有一些不同需要指出。SPI模式总线宽度只有1位。SPI传输是字节式的,所有命令与数据传输有一系列字节组成。SPI有定义2个新的反馈标记。如果卡在读取数据时遇到错误条件,SPI模式将反馈一个ERROR标记相当于SD模式的超时。SPI模式写入块,卡会在收到每个数据块后返回一个数据反馈标记。SPI模式写入块,数据块优先于开始块标记。SPI模式CRC保护是可选择的,即使如此,当卡在SD模式会发送复位命令,因此,这个命令必须用一个有效的CRC发送。命令等级1,3,9不支持SPI模式。专门的等级才有支持命令,这也是SPI与SD模式之间的区别
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