一、SD卡介紹

1.基本介紹

本質(zhì)：nand flash + 控制芯片

1.SD卡，Secure Digital Card，稱為安全數(shù)字卡（安全數(shù)碼卡）。SD卡系列主要有三種：SD卡(full size)、MiniSD卡和MicroSD卡。

2.特點(diǎn)：1.容量大 2.高安全性 3.體積小 4.傳輸速度快 5.接口簡(jiǎn)單

32GB SD卡實(shí)際容量：32 * 10003 / (1024) 3 ≈ 29GB

3.SD卡存儲(chǔ)容量等級(jí)分為四個(gè)：

注意：STM32默認(rèn)最大支持32GB SD卡注意：STM32默認(rèn)最大支持32GB SD卡

SDSC（Secure Digital Standard Capacity）

SDHC（Secure Digital High Capacity ）

SDXC（Secure Digital eXtended Capacity ）

SDUC（Secure Digital Ultra Capacity）

假如對(duì)SD卡的操作跟EEPROM或者NOR FLASH操作一樣，讀寫(xiě)數(shù)據(jù)并驗(yàn)證數(shù)據(jù)的正確性，不需要FAT文件系統(tǒng)。

SD卡經(jīng)常被用在Window操作系統(tǒng)上存取數(shù)據(jù)，就得使用操作系統(tǒng)支持的FAT或exFAT文件系統(tǒng)。

4.SD卡速度等級(jí)分為：Speed Class、UHS Speed Class和Video Speed Class

5.SD卡驅(qū)動(dòng)方式

微處理器對(duì)SD卡進(jìn)行操作，可通過(guò)SPI接口、SDIO接口。不同接口，SD卡引腳功能不一樣。

SD卡引腳定義:

SDIO接口通信線：CLK/CMD/DAT0~3（六根線）

CLK：時(shí)鐘線，由SDIO主機(jī)產(chǎn)生，由STM32微控制器SDIO外設(shè)輸出

CMD：命令線，SDIO主機(jī)通過(guò)該線發(fā)送命令控制SD卡，（若命令要求SD卡響應(yīng)，SD卡也是通過(guò)該線傳輸響應(yīng)信息。）

DAT0~3：數(shù)據(jù)線，用于接收或發(fā)送數(shù)據(jù)；SD卡可將DAT0拉低表示處于忙狀態(tài)（注意：SPI接口的MISO也有該特性）

SPI接口通信線：CS/CLK/MOSI/MISO（四根線）關(guān)于通信線的說(shuō)明，參考SPI協(xié)議說(shuō)明

2.SD卡寄存器

SD卡有8個(gè)寄存器，但不能直接進(jìn)行讀寫(xiě)操作，需要通過(guò)命令來(lái)控制。SD卡協(xié)議定義了一些命令用于實(shí)現(xiàn)某一特定功能，SD卡根據(jù)收到的命令要求對(duì)內(nèi)部寄存器進(jìn)行修改。

2.1OCR寄存器

2.2CSD寄存器

2.4SCR寄存器

二、TF卡與SD卡區(qū)別

TF卡和SD卡都是存儲(chǔ)卡，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。它們之間的主要區(qū)別在于尺寸和兼容性：

尺寸：

TF卡：也稱為microSD卡，尺寸較小，尺寸約為15mm x 11mm x 1mm，適合用于手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、平板電腦等便攜設(shè)備。

SD卡：全稱為Secure Digital卡，尺寸較大，通常為32mm x 24mm x 2.1mm，適用于相機(jī)、攝像機(jī)、筆記本電腦等設(shè)備。

兼容性：

TF卡：需要適配器（卡套）才能在支持SD卡的設(shè)備上使用，適配器可以將microSD卡轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)SD卡的大小。

SD卡：可以直接在支持SD卡的設(shè)備上使用，無(wú)需適配器。

速度等級(jí)：

兩者都有不同的速度等級(jí)，如Class 2、Class 4、Class 6、Class 10、UHS-I、UHS-II、UHS-III等，速度等級(jí)越高，讀寫(xiě)速度越快。不過(guò)，TF卡和SD卡的速度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)是相同的。

容量：

兩者都提供多種容量選擇，從幾GB到1TB或更高。不過(guò)，由于TF卡的體積更小，相同容量下，TF卡的存儲(chǔ)密度更高。

應(yīng)用場(chǎng)景：

TF卡：由于體積小，更適合便攜設(shè)備，如智能手機(jī)、無(wú)人機(jī)等。

SD卡：由于體積大，更適合需要更大存儲(chǔ)容量和更快傳輸速度的設(shè)備，如專業(yè)相機(jī)、攝像機(jī)等。

價(jià)格：

通常情況下，相同容量和速度等級(jí)的TF卡和SD卡價(jià)格相差不大，但可能會(huì)因?yàn)槠放?、速度等?jí)和市場(chǎng)供需等因素有所不同。

TF卡只比SD卡少了一個(gè)電源引腳VSS2，其他引腳功能類似。SD卡和TF卡只有引腳和形狀大小不同，內(nèi)部結(jié)構(gòu)類似，操作時(shí)序完全相同，可用完全相同的代碼驅(qū)動(dòng)

三、SDIO模式

1.SD卡常用命令介紹

SD總線上的通信基于命令和數(shù)據(jù)位流傳輸。

命令：應(yīng)用相關(guān)命令(ACMD)和通用命令(CMD)，通過(guò)命令線CMD傳輸，固定長(zhǎng)度48位

響應(yīng)：SD卡接收到命令，會(huì)有一個(gè)響應(yīng)，用來(lái)反應(yīng)SD卡狀態(tài)。有2種響應(yīng)類型：短響應(yīng)(48位，格式與命令一樣)和長(zhǎng)響應(yīng)(136位)。

數(shù)據(jù)：主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù) / SD發(fā)送的數(shù)據(jù)。SD數(shù)據(jù)是以塊(Block)形式傳輸，SDHC卡數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度一般為512字節(jié)。數(shù)據(jù)塊需要CRC保證數(shù)據(jù)傳輸成功。

SD卡命令格式

SD卡的命令格式由6個(gè)字節(jié)組成，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)高位在前，SD卡的寫(xiě)入命令格式如下：

Byte1：命令字的第一個(gè)字節(jié)為命令號(hào)（如CMD0、CMD1等），格式為“0 1 x x x x x x”

Byte2~Byte5：命令參數(shù)，有些命令參數(shù)是保留位，沒(méi)有定義參數(shù)的內(nèi)容，保留位應(yīng)設(shè)置為0

Byte6：用于校驗(yàn)命令傳輸內(nèi)容正確性，前7位為CRC(循環(huán)冗余校驗(yàn))校驗(yàn)位，最后一位為停止位0

注意：使用SDIO接口驅(qū)動(dòng)，CRC7校驗(yàn)值必須正確；而SPI接口驅(qū)動(dòng)，CRC7校驗(yàn)?zāi)J(rèn)關(guān)閉，即偽CRC

SD卡響應(yīng)

SD卡和單片機(jī)的通信采用發(fā)送應(yīng)答機(jī)制。每發(fā)送一個(gè)命令，SD卡都會(huì)給出一個(gè)應(yīng)答，以告知主機(jī)該命令的執(zhí)行情況，或者返回主機(jī)需要獲取的數(shù)據(jù)。使用SDIO接口時(shí)，響應(yīng)通過(guò)CMD線傳輸。

SD卡響應(yīng)因使用接口不同，格式也不同。響應(yīng)具體有R1、R1b、R2、R3、R7。響應(yīng)內(nèi)容大小可以分為短響應(yīng)48bit和長(zhǎng)響應(yīng)136bit。

R1響應(yīng)：如果有傳輸?shù)娇ǖ臄?shù)據(jù)，那么在數(shù)據(jù)線0有busy信號(hào)(R1b)

R2響應(yīng)：CID寄存器內(nèi)容作為CMD2和CMD10響應(yīng)，CSD寄存器內(nèi)容作為CMD9響應(yīng)

R3響應(yīng)：OCR寄存器的值作為ACMD41的響應(yīng)

R6響應(yīng)：專用于命令CMD3的響應(yīng)(RCA響應(yīng))

R7響應(yīng)：專用于命令CMD8的響應(yīng)，返回卡支持電壓范圍和檢測(cè)模式

2.SD卡操作步驟介紹

1.SD卡的操作模式

在SD卡系統(tǒng)(主機(jī)和SD卡)定義了兩種操作模式：卡識(shí)別模式和數(shù)據(jù)傳輸模式。

系統(tǒng)復(fù)位后，主機(jī)和SD卡都處于卡識(shí)別模式，主機(jī)在總線上找設(shè)備；當(dāng)SD卡被主機(jī)識(shí)別后，SD卡進(jìn)入到數(shù)據(jù)傳輸模式，而主機(jī)在總線上所有卡都被識(shí)別后也進(jìn)入數(shù)據(jù)傳輸模式。

四、SPI模式

1.SD卡常用命令介紹

SD卡的通信基于命令和數(shù)據(jù)位流傳輸。

命令：應(yīng)用相關(guān)命令(ACMD)和通用命令(CMD)，通過(guò)命令線DataIn傳輸，固定長(zhǎng)度48位。

響應(yīng)：SD卡接收到命令，都會(huì)有一個(gè)響應(yīng)，用來(lái)反應(yīng)SD卡狀態(tài)。

數(shù)據(jù)：主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù) / SD卡發(fā)送的數(shù)據(jù)。SD卡數(shù)據(jù)是以塊(Block)形式傳輸，SDHC卡數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度一般為512字節(jié)。數(shù)據(jù)塊需要CRC保證數(shù)據(jù)傳輸成功。

SD卡命令格式

SD卡的命令格式由6個(gè)字節(jié)組成，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)高位在前，SD卡的寫(xiě)入命令格式如下：

Byte1：命令字的第一個(gè)字節(jié)為命令號(hào)（如CMD0、CMD1等），格式為“0 1 x x x x x x”

Byte2~Byte5：命令參數(shù)，有些命令參數(shù)是保留位，沒(méi)有定義參數(shù)的內(nèi)容，保留位應(yīng)設(shè)置為0

Byte6：用于校驗(yàn)命令傳輸內(nèi)容正確性，前7位為CRC(循環(huán)冗余校驗(yàn))校驗(yàn)位，最后一位為停止位0

注意：在SPI模式下，CRC必須發(fā)，但SD卡會(huì)讀到CRC時(shí)會(huì)自動(dòng)忽略它，校驗(yàn)位全設(shè)為1即可。

SDIO模式和SPI模式，可使用的命令和特定類支持的命令有所不同。

SD卡常用命令

SD響應(yīng)

SD卡和單片機(jī)的通信采用發(fā)送應(yīng)答機(jī)制。

每發(fā)送一個(gè)命令，SD卡都會(huì)給出一個(gè)應(yīng)答，以告知主機(jī)該命令的執(zhí)行情況，或者返回主機(jī)需要獲取的數(shù)據(jù)。使用SPI接口時(shí)，通過(guò)MISO傳輸。

SD卡響應(yīng)因使用接口不同，格式也不同。響應(yīng)具體有R1、R1b、R2、R3、R7。

R1響應(yīng)格式：

2.SD卡操作步驟介紹

SPI模式下 SD卡初始化

SD卡單塊數(shù)據(jù)塊讀取流程

五、雷龍 SD NAND

前段時(shí)間有幸免費(fèi)得到了雷龍出品的貼片式的TF卡的芯片及轉(zhuǎn)接板，兩片貼片式nand芯片＋一個(gè)轉(zhuǎn)接板，一種一個(gè)已讓官方焊接完好；

通過(guò)轉(zhuǎn)接板，可以將CS SD NAND(貼片式TF卡)轉(zhuǎn)變?yōu)槌Ｒ?jiàn)的TF卡，利用讀卡器插入電腦中當(dāng)作存儲(chǔ)設(shè)備使用。

產(chǎn)品圖：

從獲得的相關(guān)資料看，雷龍出品的貼片式芯片分為兩類，即BOW型和AOW型，其中BOW型為第一代產(chǎn)品，屬商業(yè)級(jí)；AOW型則是第二代產(chǎn)品，屬工業(yè)級(jí)或接近工業(yè)級(jí)。

詳細(xì)信息參見(jiàn)下表所示：

本次收到的具體型號(hào)是CSNP32GCR01-AOW

使用pSLC技術(shù)，擁有高容量的同時(shí)兼具SLC的特性，不用寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序自帶壞塊管理的NAND Flash（貼片式TF卡），尺寸小巧，簡(jiǎn)單易用，兼容性強(qiáng)，穩(wěn)定可靠，固件可定制，LGA-8封裝，標(biāo)準(zhǔn)SDIO接口，兼容SPI，兼容拔插式TF卡/SD卡，可替代普通TF卡/SD卡，尺寸6.2x8mm，內(nèi)置平均讀寫(xiě)算法，通過(guò)1萬(wàn)次隨機(jī)掉電測(cè)試，耐高低溫，機(jī)貼手貼都非常方便，速度級(jí)別Class10，標(biāo)準(zhǔn)的SD 2.0協(xié)議使得用戶可以直接移植標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)代碼，省去了驅(qū)動(dòng)代碼編程環(huán)節(jié)。支持TF卡啟動(dòng)的SOC都可以用SD NAND，提供STM32參考例程及原廠技術(shù)支持，容量：2GB，比TF卡穩(wěn)定，比eMMC易用。

可以看到，雷龍CS SD NAND要遠(yuǎn)遠(yuǎn)比TF卡小。

芯片相關(guān)封裝尺寸

芯片各引腳的功能及用途如圖所示，由此可知該芯片能支持兩種讀寫(xiě)方式，即SD模式和SPI模式。

在使用時(shí)，它有2種工作模式，即默認(rèn)模式和高速模式，其工作時(shí)序如圖所示：

默認(rèn)模式：

高速模式：

官方參考設(shè)計(jì)：

實(shí)際使用測(cè)試：

1.插到電腦上當(dāng)作大容量存儲(chǔ)介質(zhì)使用：我們看一下實(shí)際傳輸速度

可以看到平均速度在18.6MB/S附近

2.MP3播放器

隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，各種媒體對(duì)存儲(chǔ)容量的要求也顯著地在增加，為此就需要TF卡這類小巧的介質(zhì)來(lái)存放數(shù)據(jù)。

以MP3播放模塊為例，它只有硬幣的大小，在連接揚(yáng)聲器的情況下就可實(shí)現(xiàn)音樂(lè)播放的功能。而其播放的音樂(lè)數(shù)據(jù)則是存放在TF卡這類存儲(chǔ)介質(zhì)上。

用雷龍的存儲(chǔ)芯片，一樣可得到靈活地播放效果，其電路連接如圖所示。在使用串口通信的情況下，以相應(yīng)的指令就可使其播放出指定的音樂(lè)。

深圳雷龍發(fā)展官方 http://www.longsto.com/

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審核編輯 黃宇