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【从零开始学STM32】之SD卡的驱动（二）

zhang602054856

2013-11-26 16:10:56 10921 STM32

本帖最后由 zhang602054856 于 2013-11-26 16:19 编辑

SD协议总结

一、协议概述

1. 供电电压必须是3.3V

2. 通讯模式的切换：SD模式和SPI模式；

默认情况下的通信模式是SD模式,切换SPI模式的方法，其关键的地方就是先上电延时大于74个时钟周期后发送复位命令CMD0,复位成功(接收到0x01的响应)后,连续发送CMD55和ACMD41,直到响应 0X00为止，此时SD卡已经进入SPI模式。

3. SD模式下允许有一个主机, 多个从机(即多个卡), 主机可以给从机分别地址. 主机发命令，有些命令是发送给指定的从机,有些命令可以以广播形式发送. SD模式下可以选择总线宽度, 即选用几根DAT信号线, 可以在主机初始化后设置.

4. 内存组织

数据读写的基本单元是一个字节，可以按要求组织成不同的块。

Block:块大小可以固定，也可以改变，允许的块大小与实际大小等信息存储在CSD 寄存器。

Sector:和擦除命令相关，由几个块组成。Sector 的大小对每个设备是固定的，大小信息存储在CSD 寄存器。

WPGroup:写保护单位。大小包括几个group，写保护由一位决定，对每个设备大小是固定的，存储在CSD 寄存器。

5. 数据擦除

SD 卡数据擦除的最小单位是sector。为了加速擦除操作，多个sector 可以同时擦除。

为了方便选择，第一个指令包含起始地址，第二个指令包含结束地址，在地址范围内的所

有sector将被擦除。

SD模式

CLK	时钟信号
CMD	双向命令和响应信号
DAT0~DAT3	双向数据信号
VDD,VSS	电源和地信号

二、命令格式与内容1. 格式

SD模式下的命令和数据流都有一个开始位和结束位.

命令: 是在CMD上传输的用于启动一个操作的比特流.由主机发往从机，可以是点对点也可以是广播的.

0	1	Bit5~Bit0	Bit31~Bit0	Bit6~Bit0	1
Start Bit	Host	Command	Argument	CRC7	End Bit

响应: 是在CMD上传输的用于之前命令回答的比特流. 由从机发往主机.SD卡有多种不同的响应。

数据: 是在DAT上传输的比特流, 双向传输. 当使用宽总线模式时，数据同时在4根数据线上传输。开始位、结束位和CRC在每根数据线上传送。

CRC对每根数据线单独计算。CRC状态响应和Busy信号只通过DAT0由卡发送给主机。

2. 内容

命令名称	参数	响应	缩写	描述
CMD0	NONE	-	GO_IDLE_STATE	重置卡到idle状态，CS在LOW状态时接到此命令，Card将进入SPI模式
CMD2	NONE	R2	ALL_SEND_CID	要求所有的卡发送CID号
CMD3	NONE	R6	SEND_RELAtiVE_ADDR	要求所有的卡发布一个新的相对地址RCA
CMD6	31~0: 0x00(1bit) 0x10(4bit)	R1	SD_CMD_APP_SD_SET_BUSWIDTH	设置SD卡总线宽度
CMD7	31~16:RCA 15~0 :none	R1	SELECT/DESELECT_CARD	选中/不选中卡
CMD8	19~16:VHS 15~0:0xaa	R7	SEND_IF_COND	检查SD卡工作电压范围
CMD9	31~16:RCA 15~0 :none	R2	SEND_CSD	寻址卡并让其发送卡定义数据CSD（读CSD寄存器）
CMD10	31~16:RCA 15~0 :none	R2	SEND_CID	寻址卡并让其发送卡识别号CID（读CID寄存器）
CMD12		R1b	STOP_TRANSMISSION	终止多个块的读/写操作
CMD13	31~16:RCA 15~0 :none	R1	SEND_STATUS	寻址卡并发送卡状态寄存器（读Card_Status寄存器）
CMD15	31~16:RCA 15~0 :none		GO_INACTIVE_STATE	设置卡到inactive状态

CMD16	31~0：块长度	R1	SET_BLOCK_LEN	为接下来的块操作指令设置块长度
CMD17	31~0：数据地址	R1	READ_SINGLE_BLOCK	读取一个块
CMD18	31~0：数据地址	R1	READ_MULTIPLE_BLOCK	连续读取多个块，直到停止命令

CMD24	31~0：数据地址	R1	WRITE_BLOCK	写一个块,长度由SET_BLOCK_LEN指定
CMD25	31~0：数据地址	R1	WRITE_ MULTIPLE_BLOCK	连续写多个块直到STOP_TRANSMISSION命令(CMD12)
CMD27	-	R1	PROGRAM_CSD	写CSD位

CMD28	31~0：数据地址	R1b	SET_WRITE_PROT	设置地址组保护位，写保护由卡配置数据的WP_GRP_SIZE指定
CMD29	31~0：数据地址	R1b	CLR_WRITE_PROT	清除保护位
CMD30	31~0：数据地址	R1	SEND_WRITE_PROT	要求卡发送写保护位状态

CMD32	31~0：数据地址	R1	ERASE_WR_BLK_START	设置要擦除的第一个写数据块地址
CMD33	31~0：数据地址	R1	ERASE_WR_BLK_END	设置要擦除的最后一个写数据块地址
CMD38	-	R1b	ERASE	擦除所有选中的写数据块

CMD55	31~16：RCA 15~0：none	R1	APP_CMD（所有应用命令之前必须先执行CMD55）	告诉卡接下来的命令是应用相关命令，而非标准命令
CMD56	31~1：RCA 0:RD/WR,1读,0写	R1	GEN_CMD	应用相关（通用目的）的数据块读写命令

ACMD6	[31:2] none [1:0]总线宽度	R1	SET_BUS_WIDTH	00：1bit 10：4bit
ACMD13	NONE	R1	SD_STATUS	设置SD卡状态
ACMD22	NONE	R1	SEND_NUM_WR_BLOCKS	发送写数据块的数目。响应为32位+CRC
ACMD23	31~23：none 22~0：数据块数目	R1	SET_WR_BLK_ERASE_COUNT	设置写前预擦除的数据块数目(用来加速多数据块写操作)。“1”=默认(一个块)
ACMD41	[31:0]OCR without busy	R3	SD_APP_OP_COND	要求访问的卡发送它的操作条件寄存器(OCR)内容
ACMD42	[31:1]none [0]set_cd	R1	SET_CLR_CARD_DETECT	连接[1]/断开[0]卡上CD/DAT3(pin 1]的50K 欧姆上拉电阻。上拉电阻可用来检测卡
ACMD51	NONE	R1	SEND_SCR	读取SD 配置寄存器SCR

CMD8命令格式

Bit Position	47	46	45:40	39:20	19:16	15:8	7:1	0
Width	1	1	6	20	4	8	7	1
Value	0	1	001000	00000h	X	X	X	1
Description	Start bit	Transmission bit	Command index	Reserved bits	Voltage supplied(VHS)	Check pattern	CRC7	End bit

VHS位定义

Voltage supplied	Value Definition
0000b	Not defined
0001b	1.7V~3.6V
0010b	Reserved for low voltage range
0100b	Reserved
1000b	Reserved
Others	Not defined

CMD8这条指令是一条协商SD卡工作电压以及判断SD卡是1.0的版本还是2.0版本的指令，有相应的话就是2.0的卡，参数0x1aa，其中0x100是表示VHS，电压范围是1.7V~3.6V。为什么checkpattern是0xaa，不得而知。

三、应答

所有的应答都是通过CMD发送，响应以MSB 开始，不同的应答长度可能不同，响应以起始位开始（通常为“0”），接着这是传输方向的位（卡为0）。除了R3 外其他响应都有CRC。每个响应都以结束位（通常为“1”）结束。总共有4种应答类型。

长度为48bit，注意每个块传输完成后有一个BUSY位

Bit Position	47	46	45：40	39：8	7：1	0
Width(bits)	1	1	6	32	7	1
Value	0	0	xxx	xxx	xxx	1
Description	Start bit	Transmission bit（传输位）	Command index（命令索引）	Card status	CRC7	End bit

R1b 与R1类似，只是将 BUSY位加入响应中

R2（CIDCSD寄存器）

长度为136位，CID为CMD2和CMD10的应答，CSD为CMD9的应答

Bit Position	135	134	133：128	127：1	0
Width(bits)	1	1	6	127	1
Value	0	0	111,111	xxx	1
Description	Start bit	Transmission bit（传输位）	reserved	CID/CSDregister Incl-internal CRC7	End bit

R3（OCR寄存器）

长度为48位，作为ACMD41的应答

Bit Position	47	46	45：40	39：8	7：1	0
Width(bits)	1	1	6	32	7	1
Value	0	0	111,111	xxx	111,111	1
Description	Start bit	Transmission bit（传输位）	Command index（命令索引）	Card status	Reserved	End bit

R6（RCA地址应答）

Bit Position	47	46	45：40	39：8		7：1	0
Width(bits)	1	1	6	16	16	7	1
Value	0	0	111,111	xxx	xxx	xxx	1
Description	Start bit	Transmission bit（传输位）	Command index（命令索引）	New RCA 31:16	Card status bits	CRC7	End bit

仅适用于SD 卡，这是一个SD卡对CMD3命令的正常响应。

当发送CMD3命令到SD卡时，卡的状态位会改变

位	说明
15	COM_CRC_ERROR
14	ILLEGAL_COMMAND
13	ERROR
12：0	保留

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0 很给力啊，响应号召

2013-11-26 18:38:35 评论举报 1^# vvg

0 A670521546 发表于 2013-11-26 18:38 很给力啊，响应号召嗯，看了两个星期的资料，把驱动调出来了，现在分享一下自己觉得有用的资料

2013-11-27 08:58:28 评论举报 2^# zhang602054856

0 感谢LZ分享！！！

2013-12-27 15:23:04 评论举报 3^# 幻想乡

0 单片机学习技术资料集合

2014-8-14 18:41:54 评论举报 4^# binghu9298

0 #在这里快速回复#很好啊！技术支持，谢谢分享，学习了！

2014-8-15 22:06:36 评论举报 5^# binghu9298

0 正在学习~~~谢谢楼主！！！！！

2015-6-4 11:08:34 评论举报 6^# alice_0702

0 不错不错的啊{:3:}{:3:}

2016-11-26 10:47:24 评论举报 7^# 渠立群

0 楼主你好，这份SD卡的协议是2.0的吗

2017-1-17 11:37:14 评论举报 9^# h1654155216.2146

0 感谢楼主，正在学习

2017-10-23 14:15:50 评论举报 10^# 谢圣波

0 我就是来找分享文件的

2017-10-30 17:50:42 评论举报 11^# 王书成

0 加油学习一下，多谢！

2017-11-10 08:50:31 评论举报 12^# abc

0 看看 1

2018-5-9 09:45:48 评论举报 13^# 范久久

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