SD卡

1. SD卡基础

  SD卡(Secure Digital Memory Card)为安全数码卡，是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备，它被广泛地应用于便携式装置上使用，例如数码相机、个人数码助理(PDA)和多媒体播放器等。SD卡由日本松下、东芝及美国SanDisk公司共同研制。SD卡拥有高记忆容量、快速数据传输率、极大的移动灵活性以及很好的安全性。

1.1 SD卡结构

  SD记忆卡具有机械式写入保护开关，以免至关重要的数据被以外丢失。

  卡两侧的导槽可防止其插反了方向，一个凹口可防止器械掉落或撞击时，卡跳出其插孔；

  肋条可保护金属触点，以减少静电所引起的损坏可能性，或触碰损坏，如擦伤等。

1.2 SD卡分类

  SD卡的技术是基于MultiMedia(MMC)格式上发展而来，大小和MMC卡差不多，尺寸为32mm*24mm*2.1mm。长宽和MMC卡一样，只是比MMC卡厚了0.7mm，以容纳更大容量的存贮单元。SD卡和MMC卡保持着向上兼容，也就是说MMC卡可以被新的SD设备存取，兼容性取决于应用软件，但SD卡却不可以被MMC设备存取(SD卡外形采用了与MMC卡厚度一眼的导轨式设计，SD卡结构以使SD设备可以适合MMC卡)。

  SD卡接口除了保留MMC卡的7针外，还在两边多加了2针，作为数据线。采用了NAND性Flash Memory，基本上和SmartMedia的一样，平均数据传输率能达到2MB/s.

  根据数据传输速度，SD有不同等级。

  SD卡按速度分类(用于SD卡和SDHC卡)：

    SD2.0的规范中对SD卡的速度分级方法是：普通卡和高速卡的速率定义为class2、class4、class6、class10四个等级。超高速卡的速率目前只有UHS class1一个等级，速率等级在卡上的标注符如下图所示。不同等级的读取速度和能满足的应用要求见下表。

速度等级标识

1.3 SD卡内部结构

  SD卡使用卡内智能控制模块进行flash操作控制，包括协议、安全算法、数据存取、ECC算法、缺陷处理和分析、电源管理、时钟管理。

SD卡内部框图

1.4 SD卡描述符

 

CID寄存器长度为16个字节的卡唯一标识号(只读)，该号在卡生产厂家编程后无法修改，SD和MMC卡的CID寄存器结构不一样。

1.5 SD卡接口

1.5.1 SD总线模式和SPI模式

1.5.2 电气接口

 

1.6 SPI模式下，SD卡通信协议与命令

　　SD卡命令格式：

　　

  SD卡的指令由6个字节组成，字节1的最高两位固定为01，低6位为命令号(比如CMD16,二进制为10000即0x10，完整的CMD16，第一个字节为01010000，即0x10+0x40)。

  字节2-5位命令参数，有些命令是没有参数的。

  字节6的高七位为CRC值，最低位恒定为1。

  SD卡的命令总共有12类，分为Class0-Class11(查看文档不列出)。

  

  主要的几个命令：

  

1.7 SD卡应答机制

  响应标记（token）根据内容不同具有四种格式，标记长度，长度为48位或136位，数据块的CRC算法采用16位的CCITT多项式。

  响应就是：sd卡是否有按主机发送等命令进行操作；是否操作完成、操作失败、等等；R1、R7是回应方式；

 

  R2(CID,CSD):响应长度为136位

  CID寄存器内容作为CMD2和CMD10的响应发送。CSD寄存器内容作为CMD9的响应发送。只传输CID和CSD的[127...1]位，寄存器的[0]位被响应的结束位取代。

  R1(标准响应):长度48位

  Bits45:40指示被响应的命令索引号。如果有到卡的数据传输，每个数据块传输后数据线上都会出现忙信号。主机在数据块传输后检测忙信号。