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SD卡（secure digital card）是SD卡協(xié)會開發(fā)的低成本，非易失性存儲卡格式（相比較于RAM，SD卡掉電數(shù)據(jù)不丟失）；
隨著本世紀(jì)電子技術(shù)的高速發(fā)展，對于這種中等型號，節(jié)能、節(jié)省空間的存儲器設(shè)備的需求一直在快速增長；
SD卡具有SDHC的速度等級，范圍；2級（以2 MB / s的速度運行）；4級（以4MB / s的速度運行）；6級（以最高6 MB / s的速度運行）；10級（以最高的速度運行） 10 MB /秒；
SDXC卡以超高速運行，并以最高30 Mb/s的速度運行；還有視頻速度等級，數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)90MB/s。
SD卡速度級別
SD卡還具有不同的尺寸或形狀因子，包括standard SD卡, mini SD卡 and micro SD卡；
卡尺寸分類
SD卡可以是通常具有高達(dá)4 GB的存儲容量的標(biāo)準(zhǔn)SD卡，也可以是高達(dá)64 GB的高容量卡（SDHC）以及達(dá)到TB級的擴展容量（SDXC）。
卡容量
SD卡可以在SD總線模式或SPI總線模式下運行，通?？梢允褂?a href="http://ttokpm.com/tags/sdi/" target="_blank">SDIO總線或者SPI對SD進行驅(qū)動；
下面主要以micro SD為例，就SDIO模式和SPI模式做簡單做一下介紹；
microSD引腳輸出，SD模式
| 引腳 | 引腳名稱 | 信號功能 |
|---|---|---|
| 1 | DAT2 | 數(shù)據(jù)位2 |
| 2 | CD / DAT3 | 卡檢測/數(shù)據(jù)位3 |
| 3 | CMD | 命令行 |
| 4 | Vdd | 電源電壓2.7v / 3.6v |
| 5 | Clk | 時鐘 |
| 6 | VS | 地 |
| 7 | DAT0 | 數(shù)據(jù)位0 |
| 8 | DAT1 | 數(shù)據(jù)位1 |
microSD引腳輸出，SPI模式
| 引腳 | 引腳名稱 | 信號功能 |
|---|---|---|
| 1 | NC | 沒有連接 |
| 2 | /CS | 片選 |
| 3 | DI | 主輸出/從屬（MOSI） |
| 4 | Vdd | 電源電壓2.7v / 3.6v |
| 5 | Clk | 時鐘 |
| 6 | Vss | 地 |
| 7 | DO | 主進/從出（MISO） |
| 8 | RSV | 已預(yù)留 |
協(xié)議
SD協(xié)議中，由于命令數(shù)據(jù)線和數(shù)據(jù)線是分開的，因此我們需要關(guān)注，命令的傳輸格式，以及數(shù)據(jù)的傳輸格式；
命令傳輸
命令以48位數(shù)據(jù)包的形式通過雙向CMD引腳進行傳輸。
這些命令包包括命令索引，變量和CRC位。該命令始終通過主機發(fā)送，最終由SD卡接收。
回傳的響應(yīng)數(shù)據(jù)包也為48位。
整體命令如下圖所示；
48位的命令格式
每個命令的恒定長度為6個字節(jié)。第一個字節(jié)是命令編號和數(shù)字64的 加法。例如：對于CMD0：命令編號0 + 64 = 64 = 0x40（十六進制）。
對于CMD1：十六進制命令號1 + 64 = 65 = 0x41。
隨后是一組四個字節(jié)，稱為參數(shù)。
這些參數(shù)通常包含數(shù)據(jù)的地址或塊的長度。
最后一個字節(jié)是CRC（循環(huán)冗余校驗）字節(jié)。
如果未啟用CRC功能，則大多數(shù)SPI模式下的命令都不需要校驗字節(jié)。
對于某些命令，例如CMD0，CRC為0x95，在大多數(shù)情況下，發(fā)送的是0xFF。
啟用CRC要求您從微控制器發(fā)送正確的校驗字節(jié)。因此，請確保啟用或禁用了CRC功能。
發(fā)送命令的格式如下所示；
幀格式
R1響應(yīng)0x01表示在響應(yīng)之前發(fā)送的命令已導(dǎo)致卡進入空閑狀態(tài)。響應(yīng)字節(jié)0x00表示命令已被接受，SD卡將等待后續(xù)的事件發(fā)生。如果設(shè)置了R1響應(yīng)中的任何其他位，則是錯誤的結(jié)果，并且將降低到圖中每個R1響應(yīng)位中提到的因數(shù)。
不同類型的響應(yīng)及其含義如下所示；
響應(yīng)
數(shù)據(jù)傳輸
在數(shù)據(jù)傳輸期間，傳輸?shù)幕締挝环Q為塊，通常為512字節(jié)，并通過所有4個數(shù)據(jù)引腳進行傳輸。同樣，在每次塊傳輸之后，將發(fā)送16位CRC數(shù)據(jù)。
請注意，SD卡在狀態(tài)下運行。每個狀態(tài)都有不同的命令集，主機可以通過控件更改狀態(tài)。
命令和數(shù)據(jù)信號通過時鐘信號同步。最初，主機使用400KHz時鐘與卡進行通信，但最終它會在傳輸過程中最大提高時鐘速度，效率。
因為在初始化之前，主機不知道它是SD卡還是MMC卡。
默認(rèn)情況下，MMC卡在初始化期間默認(rèn)工作在漏極開路模式（100-400KHz），而SD卡工作在推挽模式（0-25Mhz）。
因此，最初，主機使用400KHz來保持與漏極開路和推挽模式的兼容性。
硬件設(shè)計
SDIO
這是從SD/MMC外設(shè)到SD卡插槽的4 Bit連接的示例。
使用Data[3..0]，CLK和CMD信號。
SD卡插槽暴露在外部環(huán)境中。即使未與任何其他設(shè)備連接，它也可能會受到人體中積累的靜電電荷的影響，而當(dāng)手指觸摸該靜電時，靜電會釋放到屏蔽中。
為了符合EMC規(guī)范，必須進行一些常規(guī)預(yù)防措施，以過濾和避免傳導(dǎo)輻射。此外，SD卡規(guī)范還規(guī)定了上拉電阻和串聯(lián)阻抗匹配電阻。
幸運的是，當(dāng)SD在移動設(shè)備中如此普遍地傳播時，已經(jīng)有集成方案，它可以一次實現(xiàn)所有這些功能。
CM1624是EMI濾波器和線路終端設(shè)備的組合，帶有集成的TVS二極管，可用于T-Flash / MicroSD接口。
SPI
下面在SPI模式下使用的SD卡的示例，根據(jù)SD Association的規(guī)范連接了MISO，MOSI，CLK和CS信號。
我們只需要在時鐘線上應(yīng)用濾波器以在非常惡劣的環(huán)境中改善EMC。
在SDIO模式或者SPI模式下，磁道都以高數(shù)據(jù)速率傳輸數(shù)據(jù)和時鐘信號。
為了避免信號出現(xiàn)毛刺，必須考慮信號傳播時間，以確保所有數(shù)據(jù)在時鐘觸發(fā)讀取或?qū)懭氲牟僮髦?，接口處穩(wěn)定。
所有數(shù)據(jù)信號的路徑長度必須在十分之幾毫米的長度內(nèi)匹配，并且時鐘長度必須長約1毫米。
為避免串?dāng)_，這些走線必須在其周圍和下方保持良好的接地平面，并且還應(yīng)通過足夠數(shù)量的通孔連接各層。
總結(jié)
本文簡單介紹了SD卡的分類以及常見屬性，另外還簡單介紹了SD卡的協(xié)議，在硬件設(shè)計上給出了SPI總線和SDIO總線的示例電路，篇幅有限，軟件部分暫時沒有進行展開介紹；
審核編輯：黃飛
工商網(wǎng)監(jiān)
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