简述SD卡的工作原理（四）

电玩女神 2023-06-08 10:45 14阅读 0赞

# 简述SD卡的工作原理 #

## 功能 ##

SD卡是存储卡，它的功能就是存储。

## 分类 ##

SD卡按容量分类，可以分为3类：SD卡、SDHC卡、SDXC卡，如下：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 容量 </td> 
 <td> 命名 </td> 
 <td> 简称 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 0~2G </td> 
 <td> Standard Capacity SD Memory Card </td> 
 <td> SDSC或SD </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 2G~32G </td> 
 <td> High Capacity SD Memory Card </td> 
 <td> SDHC </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 32G~2T </td> 
 <td> Extended Capacity SD Memory Card </td> 
 <td> SDXC </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 硬件结构 ##

SD卡外形和接口图如下图所示：

![20191017204057996.png][]![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2hhcHB5Z3JpbGNsaA_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

驱动SD卡工作的接口是SPI 或者 SDIO 口,引脚分布如下：

![20191017204057454.png][]

主机与SD卡的硬件连接图：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2hhcHB5Z3JpbGNsaA_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

## 工作原理 ##

要驱动SD卡工作，主要涉及两个步骤。

第一个步骤是SD卡的识别过程。

第二个步骤是对SD卡进行读写过程，即主机控制器和SD卡之间进行数据传输的过程。

要使SD卡能正常工作，一是要给SD卡供给稳定的电压，二是要SD卡按用户规定的方式工作。这两项工作的实现，都是主机控制器通过给SD卡发送控制命令来实现的。

主机（SDIO控制器）要驱动SD卡工作，要使用许多的命令，包括应用层命令ACMD 和 通用命令 CMD. 主机（SDIO控制器）把命令发送给SD卡，SD卡会作出回应，这里的回应叫做响应，响应命令分为6类，分别是R1、R1b、R2、R3、R6、R7。

主机（SDIO控制器）给SD卡发送命令之后，SD卡会作出响应，响应中包含主机（SDIO控制器）需要的数据，这些数据有SD的信息，容量，和存储数据等等。

上面已经提到了，SD卡工作，主要是识别和数据传输，它的识别过程有些复杂，写代码的时候，可以参考协议给的初始化流程图。数据传输包括读和写，单字节和多字节读写。下两节描述识别初始化流程图和数据读写时序图。

## 流程图 ##

SD卡初始化流程图：

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## 读写数据的时序图 ##

SDIO与SD卡通信一般以数据块的形式进行传输，SDIO(多)数据块读操作，如下图所示：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2hhcHB5Z3JpbGNsaA_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

SDIO(多)数据块写操作，如下图所示：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2hhcHB5Z3JpbGNsaA_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]

## 命令格式 ##

SDIO所有的命令和响应都是在SDIO\_CMD引脚上面传输的，命令长度固定为48位，SDIO命令格式如下表所示：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2hhcHB5Z3JpbGNsaA_size_16_color_FFFFFF_t_70 5][]

其中：除了命令索引和参数需要我们设置，其他都是由SDIO硬件自动控制。命令索引（如CMD0，CMD1之类）由SDIO\_CMD寄存器设置，命令参数则由SDIO\_ARG寄存器设置。

STM32 SDIO短响应（48位）格式如下表所示：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2hhcHB5Z3JpbGNsaA_size_16_color_FFFFFF_t_70 6][]

STM32 SDIO长响应（136位）格式如下表所示：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2hhcHB5Z3JpbGNsaA_size_16_color_FFFFFF_t_70 7][]

## 寄存器 ##

SDIO控制器的寄存器，主要设置SDIO控制器和命令的索引与参数。

SD卡有5个寄存器CID,RCA,CSD,SCR.OCR。SD卡的信息从SD卡寄存器中获取。

## 总结 ##

SD卡正常工作，就是根据SD卡初始化流程图，发送命令，收到回复，直到流程结束。传输数据，也是根据读写时序图，将要发送的数据放进命令中发送出去。

SDIO 控制器驱动SD 卡识别过程中，频率是400K , 传输数据的时候，SDIOCK 的 频率是6M.SD卡初始化的时候，频率不能超过400K。

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