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SD卡协议分析 (Physical Layer Simplified Specification Version 2.00 September 25, 2006) Lawrence.Du Mstar Semi :dulei623@163.com 目 录 第一章 SD卡系统概念 3 §1.1 SD卡概述 3 §1.2 SD卡的系统特征 3 §1.3 SD卡的系统概念 4 §1.4 SD卡的总线传输 6 §1.5 SD卡的引脚 10 §1.6 SD卡主要寄存器介绍 12 §1.7 SD卡子系统结构 14 第二章 SD卡初始化及状态转换 16 §2.1 SD卡状态及初始化过程 16 §2.2 SD卡数据传输过程 18 SD卡基础 SD卡概述 SD卡由日本松下、东芝及美国SanDisk公司于1999年8月共同开发研制，同时三个公司联合成立了SD协会，并制定SD卡相关的协议标准。SD卡协议主要包括物理层协议、SD卡控制器设计手册、SDIO卡手册三部分。 其中SDIO指的是安全数字输入输出卡(Secure Digital Input and Output Card)，是在SD标准上定义了一种外设接口，通过SD的I/O接脚来连接外围设备，并且通过SD上的 I/O数据接位与这些外围设备进行数据传输。相关的一些设备为：GPS、相机、Wi-Fi、调频广播、条形码读卡器、蓝牙等。SDIO本质上是一种接口，通过该接口可以连接一些其他功能的设备而非仅仅是存储设备。 1.2 SD卡的系统特征（SD物理层协议v2.0） 针对移动和固定应用 ； 存储容量： 标准容量SD存储卡：最高2G 高容量SD存储卡：2G以上(在该规范版本中，最高32G) 电压范围： 高电压SD存储卡 — 操作电压范围：2.7~3.6V 双电压SD存储卡 — 操作电压范围：低电压范围(T.B.D)和2.7~3.6V 分为只读卡和读/写卡 ； 默认模式：时钟频率可在0~25MHz间变化，高达12.5MB/s的接口速度(使用4条并行数据线) ； 高速模式：时钟频率可在0~50MHz间变化，高达25MB/s的接口速度(使用4条并行数据线) ； 支持高速，电子商务和将来功能的转换功能命令 ； 存储域错误纠正 ； 读操作期间移去卡，内容不损坏 ； 内容保护机制 — 符合SDMI标准的最高安全性 ； 卡的密码保护(CMD42 - LOCK_UNLOCK)； 机械开关的写保护特性 ； 内嵌的写保护特性(永久或暂时) ； 卡检测(插入/移去) ； 应用特定命令 ； 舒适的擦除机制 通信通道协议属性 ； SD存储卡外形尺寸 ：标准尺寸SD存储卡(32*24*2.1mm) 。 SD卡的系统概念 读写属性：按照读写属性定义，有两种类型的SD存储卡： 读/写(R/W)卡(Flash, OTP(一次可编程), MTP(多次可编程))。这些卡通常买来时是空白的，用于大量数据的存储，以及记录用户的音频、视频和图像。 只读存储器(ROM)。这些卡生产有固定的数据内容。通常作为软件、音频、视频等的发行媒介。 操作电压范围：按照操作电压定义，有两种类型的SD存储卡： 高电压SD存储卡：工作在2.7~3.6V的电压范围内 双电压SD存储卡：能够工作在低电压范围(T.B.D)和2.7~3.6V的电压范围内 卡容量：按照容量定义，有两种类型的SD存储卡： 标准容量SD(SD)存储卡：支持容量高达2GB(231 B)。所有物理层规范都定义了标准容量SD存储卡。 高容量SD(SDHC)存储卡：支持容量在2GB以上，该规范版本中将容量限制在32GB。高容量SD存储卡是在V2.00中新定义的。 高容量SD存储卡有两种类型： Type A(单态卡)只有高容量存储区。 Type B(双态卡)有高容量存储区和标准容量存储区。在Type B卡中，任何时候，只能有一种存储区能被使用。有一机械开关选择想要的存储区。Type B的细节将在以后的规范中定义。主机可以不必区分高容量SD卡的类型。 只有符合SD存储卡物理层规范V2.00或更高并且符合SD文件系统规范V2.00的主机才能访问高容量SD存储卡。对于SD控制器而言，做到了向低容量的兼容。如图所示： 控制器对SD卡支持情况示意图 1.4 SD卡的总线传输: SD总线上的通信以一根CMD线和四根Data线为基础。通信的内容包括：命令（主机-SD卡）、反馈（SD卡-主机）、Data。 SD总线通信示意图 命令：命令式操作开始的标志，命令可以发送给总线上所有的SD卡（广播模式）或者某个特定的SD卡（寻址模式）。命令在CMD线上传输。 反馈：反馈是SD卡在接收到主机命令后，做出的回应信息，也在CMD线传输。 数据：四根数据总线是双向总线。数据传输数据