SD初始化流程

     SD初始化是SD卡操作的关键。初始化过程需要注意SD卡的类型。SD卡（2G以下）和SDHC卡（2G至32G）分别支持SD协议1.0及2.0，命令和初始化过程略有不同。总线模式分为SPI和SD两种，以SDHC卡SD模式通信为例，介绍SDHC初始化过程。

一、SD Specification V2.0中基本概念

1、命令Command

    命令由主机发往从机，可以点对点，也可以是广播，用于对SD卡进行设置或者数据传输。命令格式如下：

一个完整的命令由48位组成。

      Command index命令索引：有6位，可以表示64条命令；

      Argument命令参数：32位，可以包含命令需要的卡地址等信息；

     CRC7：7位循环冗余校验位。

     SD模式下的命令和数据流都有一个开始位和结束位。

     SD卡的命令分为多个类型。如class0基本命令、class2读命令、class5擦除命令、class8应用特定命令等。详细命令及其功能可参考SD协议手册Simplified Physical Layer Specification V2.0(page46-57)。

 

2、应答Response

      应答是由从机发往主机，用于响应命令的比特流。根据应答长度和内容不同，应答共有分别为：R1，R1b，R2，R3，R6，R7几种类型。其中R1，R1b，R3，R6，R7为短响应，长度为48bits；R2为长响应，长度为136bits。（SDIO接口支持R4，R5）

R1用于返回卡状态等信息，即第8-39位。

      R1b与R1相同，只是多了一位忙标志。

      R2长度为136位，用于获取CID、CSD信息，第1-127位。

      R3用于获取卡的OCR寄存器值，即为ACMD41的命令的应答。

     R6包含了卡的RCA信息，即Argument field中高16位部分。作为CMD3命令应答。

      R7为CMD8的应答，其中19-16bits表征了卡支持的电压范围，15-8bits为输入的check pattern，建议为0x01AA。

 

3、寄存器registers

      SD卡内部定义了OCR，CID，CSD，RCA，DSR，SCR共6个寄存器。这些寄存器可以通过SD卡的相应命令访问。OCR、CID、CSD、SCR寄存器存储卡特性信息，而RCA、OCR寄存器存储了卡的相关参数。

OCR：Operation Conditions Register操作状态寄存器

      32位OCR寄存器存储了卡支持的工作电压范围，同时该寄存器也包含了状态信息。31位：当上电完成后31位置位；30位：表明了卡的容量信息，是高容量还是标准卡，高容量卡该位置位。

        如0x40FF8000即表示支持2.7-3.6电压范围。

CID：Card Identification Register卡识别寄存器

       CID寄存器有128位长。用于卡识别阶段识别卡信息。每一个卡都有一个独立的识别号用于标识卡的唯一性。

CSD：Card Specific Register卡特性寄存器

       CSD寄存器128位长。提供了卡的相关信息。如数据格式，错误校验，最大数据传输时间等，可以通过CMD27命令改变寄存器值。如下图中9表示1<<9=512，读写每块传输的最大字节数为512。

 

3、状态States

在HOST与SD通信过程中，共有3种模式， 10个卡状态。

      操作模式：闲置模式，卡识别模式，数据传输模式；

     卡状态：闲置状态，空闲状态，准备状态，识别状态，等待状态，传输状态，数据发送状态，数据接收状态，编程状态，断开状态。

SD卡的上电，初始化以及数据传输都是在这几个状态间的转换。

二、初始化过程

 

      整个过程是一个发送命令获得应答的过程。

1、  发送CMD0命令，使卡复位。当卡上电或收到GO_IDLE_STATE（CMD0）后，卡进入Idle State，此时卡将其RCA设为0。

2、  发送CMD8命令SEND_IF_COND，用来确定卡的操作条件。在host与SD开始通信的时候，host并不知道SD卡所支持的电压范围，在发送CMD0使卡进入空闲状态复位后，SD2.0物理层协议定义了一个新的CMD8来确定SD卡对电压范围的支持。（CMD8是SDHC卡初始化必须的，而标准SD卡不需要此命令，因此该命令的另一个作用是判断卡类型，若有对应R7中的响应内容，说明该卡为SDHC卡，支持SD物理层协议2.0，否则，没有响应，卡保持在Idle state）

3、  发送ACMD41命令SD_SEND_OP_COND，用来识别满足host所提供电压的卡，argument中所用RCA为Idle state卡的默认地址RCA=0x0000。此命令需要注意以下几点：当SDHC卡时，需要注意命令的HCS(host capacity support )位，对于SDHC卡，该位必须置1，对于SD卡，该位清零；同时，该命令应答中的busy位（参考OCR寄存器）表示了卡是否准备好，host必须重复发送ACMD41直到应答中的busy位（OCR寄存器最高位）置1；在应答中，还有一个CCS（card capacity status）位，该位为1时表示当前卡为高容量SD卡，为0时表示当前卡为标准容量卡。（该命令为应用型命令，在之前需要发送CMD55）

4、  发送CMD2命令ALL_SEND_CID，该命令使总线上的卡发送其CID，即表征卡唯一性的信息，如出厂序列号等，其应答为R2。此时卡由Ready State状态进入Identification State。

5、  发送CMD3命令SEND_RELATIVE_ADDR，该命令用于设定卡的新地址，SD卡会给卡返回一个RCA，卡收到新地址后自动进入Stand by state状态。

      4、5两个过程即为SD卡识别过程。

      多个卡时，回到步骤4，直到把所有的卡识别，分配地址。当某一个被识别后，HOST再一次发送CMD2命令时，其便不再响应，其他没有被识别到的SD卡依次发送其CID号，继续发送CMD3获得它们的RCA后，便识别所有的卡。