SD卡驱动流程

SD 卡驱动编写流程 现在对SD卡驱动编写做个，以及本人在调试中遇到的问题。先介绍一下SD卡规格，其 全称Secure Digital Memory Card 简写SD，是以Flash Memory 为基础的存储卡，自带 控制器。所以编写的驱动是针对控制器接口的，不是针对Flash Memory的。 SD卡支持三种驱动模式，见下图！ 外观图和PIN定义看下图： 分别为SPI模式和SD BUS模式，不同的模式，注意相同编号的 PIN意义不一样！ 下面以SD 1bit mode 为例子介绍怎么驱动SD 卡。 SD卡是以命令驱动的，所以应先了解命令的基本格式，见下图！ 其中需要用到CRC7 下面的图是用示波器实际采集到的 CMD6发送时的波形 图例说明： 深蓝为CLK信号 浅蓝为CMD信号 红色CMD开始 黄色CMD结束 结合上面的图很容易理解命令发送格式 CRC7码可以用下面函数计算 另外还会用到CRC16码，在发送数据和接收数据时需要用到，可以用查方法，那样速度最快 SD卡命令实际使用到的命令有 32条，其中基本命令 25条，用户应用命令7条。 下面表中详细介绍了每条命令的功能 下面的图表为用户命令： 要运行用户命令需要先发送 基本命令CMD55。每次运行都需要先发送 CMD55 其中 R1, R2, R3, R6 为返回数据格式 SD卡内部寄存器介绍： R2,R3,R6,能返回寄存器状态或使用 CMD9.CMD10读寄存器内容 下面的截图为发送 CMD24后 ，SD卡回复的数据信息 图例说明： 深蓝为CLK信号 浅蓝为CMD信号 红色CMD开始 黄色CMD结束 紫色为DATA0 了解命令发送格式后，就可以继续下一步了，向 SD卡发送初始化命令和读写数据了，调试过程 中这一步很容易出问题，主要是时序匹配不上，发送命令后 SD卡没有反映，不过 CMD0是个例 外 用I/O模拟CLK,CMD时 需要注意 数据是上升沿有效，下降沿触发。 SD卡操作总流程！ 驱动模式选择 初始化SD卡 发送SD卡支持的操作命令 退出CD卡操作 SD卡支持级联，可以在总线上挂多个设备，通过初始化命令选择卡，状态转换命令退出。不支 持单个SD卡模式选择。 驱动模式选择： SD卡上电时 如果CS接地，SD卡将进入SPI模式，CS接高电平，将进入 SD BUS模式 在SD BUS模式时 发送CMD0 SD卡不会回应，在SPI模式时 发送CMD0, SD卡能回应R1信息。 初始化SD卡： 进入SD BUS 模式后，发送CMD0复位SD卡。由于处于SD BUS模式，SD卡此时不会回复 信息。发送命令的时候需要注意 SD卡命令状态，不同的状态只能响应特定的命令 ，下面为初始 化命令发送流程： CMD0 复位SD卡 CMD55 用户命令 CMD41 SD卡工作电压设置命令 CMD2 从默认地址获取 SD卡ID CMD3 获取一个新地址 CMD9 从新地址读取SD卡ID CMD7 选择新地址的SD卡为有效卡 CMD55 用户命令 CMD6 设置数据位宽 CMD16 设置BLOCK长度 CMD13 读取当前SD卡状态 初始化完成 初始化完成后，就可以对 SD卡进行读写操作了 。 调试的时候需要注意 ACMD41 用户命令，只有这个命令操作成功后，下面的 CMD2才能响应， ACMD41命令失败时，需要重试，从 CMD0执行到ACMD41命令执行成功需要大楷 300ms。 这个过程中的SD卡状态转换如下图： 发送SD卡支持的操作命令： 不同的SD卡所支持的命令稍有不用，但基本命令都是支持的。详细支持那类命令要从 SD卡 的ID中获得。这一步主要是要调通 读，写，擦，这三个功能，这个三个命令调通后其它命令大 同小异。读CMD17, 写CMD24, 擦CMD38. 需要注意的是读写命令都是单个 BLOCK操作，擦可以多个BLOCK操作，需要先设置开始地址 命 令CMD32, 结束地址命令CMD33。最后发送CMD38指令擦除。下面为详细操作流程： 先说一下SD卡数据发送格式，见下图， sbit1 和sbit4 MODE的区别！ 数据包以512byte为基本单位发送 读的操作流程：CMD17 初始化正确后 发送CMD17 读指令 等待SD卡反馈状态数据（反馈数据发送在 CMD信号线上） 等待SD卡的DATA0信号为“0”（读数据的开始信号） 确认收到数据的开始信号，不然继续等待。（ 超时1ms失败） 接收数据515byte 。(其中513和514字节为CRC16码，515结束字) 计算CRC16码，效验数据正确否？ 退出读函数命令结束 下图为执行CMD17的截图： 图例说明： 深蓝为CMD信号 浅蓝为DATA0信号 红色段为CMD17命令 黄色段为SD卡回复的状态数据 紫色段为开始读取 SD卡数据 绿色为CLK信号 读命令需要注意的是等待回复问题， “0”为start bit; 结合上面的流程说明和 CMD17的截图，编写代码就容易了。 写的操作流程：CMD24 初始化正确后 准备好要发送的数据和 CRC16效验码 发送CMD24 写指令 等待SD卡反馈状态数据（反馈数据发送在 CMD信号线上） 写SD卡的DATA0信号为“0”（写数据的开始信号 ） 写数据515byte 。(其中513和514字节为CRC16码，515结束字) 准备接收SD卡反馈的写状态字 （反馈数据发送在 DATA0信号线上） 判断接收到的状态字是否为 “0，1，0”如果是则写正确，不然则出错 退出写函数命令结束 下图为CMD24的截图： 图例说明： 深蓝为CMD信号 浅蓝为DATA0信号 红色段为CMD24命令 黄色段为SD卡回复的状态数据 紫色段为开始写数据到 SD卡 绿色为CLK信号 写命令和读命令差不多，但这个命令本人则调试了很久才调通，主要是在 SD卡回复后CPU对卡 的写操作要延迟7ms之多，黄色段到紫色段的严重超时，正常情况看上图，基本没有延迟，具 体 原因跟（判断状态函数）有关系。 本人用的调试系统为 (ARM 44B0 60M＋8M SDRAM＋2M ROM) 擦除块的操作流程:CMD32 CMD33 CMD38 初始化正确后 发送CMD32命令指定擦除块的开始地址 发送CMD33命令指定擦除块的结束地址 发送CMD38命令 擦除开始 接收SD卡返回的状态字 命令结束 下图为整个擦除过程中的截图 图例说明： 浅蓝为CMD信号 红色段为CMD32命令和回复信号 黄色段为CMD33命令和回复信号 棕色为CMD38命令和回复信号 不用关注紫色 绿色为CLK信号 擦除命令比较容易处理，一般命令正确发送 ,就能执行。其他命令如连续读，连续写，都大同小 异，需要注意的是连续写或读 需要用CMD12停止数据发送或写的状态，转换到空闲状态。 单个块读或写不需要停止命令。 退出CD卡操作： 如果总线上挂有多个 SD卡，就需要用CMD7命令退出当前SD卡，从而选择其他的 CD卡操作。 CMD7命令为 选择卡或取消卡，在初始化的时候发送 CMD7命令，SD卡将进入数据发送模式，在数 据模式里发送CMD7则退出当前卡的操作。需要注意的是，在数据模式里不同的状态只支持特定 命 令，如在数据模式里发送读 ID指令则无效。 总结： 该驱动流程主要是针对 I/O模拟SD BUS时序写的，如果使用专用 SD桥接IC的话，则编程方法 有所不同，但命令操作顺序是一样的。如果 CPU支持SPI模式则推荐用，如果采用 I/O口模拟时钟， 延迟不容易控制，特别是在写命令的时候，特容易出错。 SPI模式和SD BUS 1bit MODE的操作效 果一样，只是SPI模式支持的命令多一点。 其它并无区别。I/O口模拟时需要注意上拉电阻，不 加的话，读的数据容易出错。另外在调试 SD卡驱动的时候发现，在（状态检测函数）里加 printf 函数会增加不稳定行。程序经常因此跑飞， WHY? 这个问题我也没有搞清楚！去掉后就一切正常 。 我们经常用printf函数来打印程序运行状态，虽然方便直观，但是用的太多，问题似乎也多多。 在这个SD卡驱动编写调试过程中，表现很明显，很多次程序跑飞就是因为它。 Jack Peng 2005 10.19 SD卡驱动编写流程