SD Card

1、简介  

SD卡主要分为四部分组成:外部引脚、内部寄存器、接口控制器和内部存储介质。

SD卡是基于flash的存储卡。 
SD卡和MMC卡的区别在于初始化过程不同。 
SD卡的通信协议包括SD总线和SPI两类。 
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。
通信电压范围:2.0-3.6V;工作电压范围:2.0-3.6V
最大读写速率:10Mbyte/s  
最大10 个堆叠的卡(20MHz,Vcc=2.7-3.6V)
 
 

2:卡类型

MMC卡: MultiMedia card,有 7 个触点( 引脚),分为两种操作模式,分别为 MMC模式与SPI 模式,两种模式对引脚的定义是不同的。SPI 模式只有 Host 具有SPI 接口时才能使用。MMC只具有存储功能,不像SD卡还具有加密功能。
SD卡: Security Digtial card,共有9 个触点( 引脚),多余的 2 个引脚为数据线,但使用与 MMC卡兼容的模式时,这两个多余的引脚没有起到作用。SD卡除了存储功能外,还有一种加密功能,但加密功能是收费的(所以开源的linux中只包含mmc的驱动目录),因为当初SD卡联盟中(索尼)就是发明这种卡就是用来存储音乐(淘汰卡带),并使用加密特性,防止拷贝。


TF卡:软件上SD卡一致,只是在硬件的体积上比SD卡西小,所以市场上很多的TF卡的SD外形卡套
SDIO卡: 这种卡并不是存储卡,可以理解为一个SDIO接口卡,如WIFI(SDIO接口);并非memory卡,故名思意,
就是输入/ 输出卡,这种卡有用于 LAN的、也有用于蓝牙的。

MMC、SD、SDIO的技术本质是一样的(使用相同的总线规范,等等),都是从MMC规范演化而来;

MMC强调的是多媒体存储(MM,MultiMedia);

SD强调的是安全和数据保护(S,Secure);

SDIO是从SD演化出来的,强调的是接口(IO,Input/Output),不再关注另一端的具体形态(可以是WIFI设备、Bluetooth设备、GPS等等)。

3、SD卡协议

1.x:小于2GB的卡(但通过相关的软件,可以模拟实现大于2GB)

2.0: 2<SD卡<32 GB

3.0: >32GB

在 SD 卡 3.0 规范中,SD 卡的理论最大容量可达 2TB,理论最大读写速度可达 104MB/s(在最新的 4.10 规范中,理论最大读写速度已提高到 312MB/s)。

4、SD卡通信接口

SD卡有9个pin:1个VDD,2个VSS(GND),CLK,CMD,DATA0-DATA3, 【DATA3可以作为卡检测脚】

SD卡可以使用SD总线接口,也可以使用SPI通信接口;

Each card has a set of information registers 
The RCA register is not available in SPI Mode. 
OCR: 卡操作电压寄存器 32位, 只读,每隔0.1V占1位, 第31位卡上电过程是否完成
CID: 卡身份识别寄存器 128bit,只读, 厂家号,产品号,串号,生产日期
SCR: 卡配置寄存器, 可写的 64bit 是否用Security特性(LINUX不支持),以及数据位宽(1bit或4bit)
RCA: 卡地址寄存器: 可写的 16bit SD host和卡进行协商的一个地址,内核中会在代码里面记录这个地址,卡这      边则写到RCA寄存器
CSD: 卡专有数据寄存器 部分可读写 128bit, 卡容量,最大传输速率,读写操作的最大电流、电压,读写擦出块的最大长度等
 
The host may reset the cards by switching the power supply off and on again. The card has its own power-on detection circuitry which puts the card into an idle state after the power-on. The card can also be reset by sending the GO_IDLE (CMD0) command.

寄存器及功能描述如下:

  OCR(Operating Conditions Register)寄存器:32位的操作条件寄存器主要存储了 VDD 电压范围,SD 卡操作电压范围为2~3.6V。

  CID(Card IDentification Register)寄存器:卡识别码寄存器,长度为16个字节,存储 SD 卡唯一标识号,该号在卡生产厂家编程后无法修改。

  CSD(Card-Specific Data Register)寄存器:卡特性数据寄存器,包含了访问该卡数据时的必要配置信息。

  SCR(SD Card Configuration Register)寄存器:SD 卡配置寄存器(SCR),提供了 SD 卡的一些特殊特性在这张卡内,长度为64 位,这个寄存器内容由制造商在生产厂内设置。

  RCA(Relative Card Address)寄存器:卡相对地址寄存器是一个16位可写的地址寄存器,控制器可通过地址选择对应地址的 SD 卡。

  DSR(Driver Stage Register)寄存器:驱动级寄存器,属于可选寄存器,用于配置卡的驱动输出。

block

block即块,对于SD卡而言,block由sector组成,与文件系统的块是一个意思,是逻辑上的最小数据操作单元。对于V2.0版本以后的SD卡是固定为512Byte(即一个sector)大小。

sector

sector即扇区,对于SD卡而言,扇区是最小的可编程单元一般固定为512Byte.

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