SD卡协议学习点滴

SD卡协议学习点滴（一）首先SD卡有所谓操作模式（operationmode）的概念，每种操作模式又具体对应一种或多种状态，主机通过发送命令可以使SD卡在不同的状态间转换，SD卡则接受命令，并根据自己现在所处状态做出不同的响应。系系统上电时刻或者搜寻SD卡时，SD卡控制器应该处于SD卡识别模式；SD卡在刚接入系统时刻也处于这种模式，并且处于此模式下的Idle状态。SD卡识别模式：在这种模式下，控制器会检验SD卡的工作电压范围，识别SD卡类型，并要求它们发送各自的相对地址（RelativeCardAddress）；这些操作在SD卡各自的CMD线上进行。所有的操作均使用默认的SD卡识别时钟频率（identificationclockrate）SD卡复位：发送GO_IDLE_STATE(CMD0)到SD卡后，除处于非活动状态（Inactivestate）之外的SD卡都会进入空闲状态（Idlestate）；在Idle状态，SD卡的CMD线处于输入模式，默认相对地址为0x0000，默认驱动寄存器设定为最低速度，最大驱动电流能力。工作条件检测：在控制器和SD卡进行任何通信之前，控制器不清楚SD卡支持的工作电压范围，故而控制器首先使用默认的电压发送一条reset指令（CMD0），紧跟着的CMD8指令，用于取得SD卡支持工作电压范围数据。SD卡通过检测CMD8的参数部分来检查控制器使用的工作电压，控制器通过分析回传的CMD8参数部分来校验SD卡是否可以在所给电压下工作。如果SD卡可以在指定电压下工作，则它回送CMD8的命令响应字，其中包含checkvoltage,checkpattern。如果SD卡不支持所给电压，则SD卡不会给出任何响应信息，并继续处于Idle状态。在PLV2.0(physicallayerversion2.0)下，在首次执行ACMD41之前，必须执行CMD8指令，用以初始化SDHC卡，SDHC卡根据是否接收到CMD8指令来鉴别控制器是否支持PLV2.0协议。使用低电压的控制器也必须在ACMD41命令之前发送CMD8，避免可以工作在两种电压模式下的SD卡因为没有接收到CMD8，而默认工作在高电压环境下，被误认为是只支持高电压工作模式。SD_SEND_OP_COND(ACMD41)命令的目的是给予SD卡控制器一个识别SD卡是否可以在所给Vdd范围下工作的机制，如果SD卡无法在指定Vdd范围内工作，则它会进入非活动状态（Inactivestate）。要注意的是，ACMD41是应用相关型命令，因而，每次发出的ACMD41命令都必须紧跟在一条APP_CMD（CMD55）命令之后。在空闲态（IdleState）下使用的CMD55命令使用默认的卡相对地址（RCA）0x0000。每次控制器发送CMD0复位SD卡后，都要重新进行系列初始化操作（CMD8,ACMD41...）。如果ACMD41指令的OCR比特位为0，控制器可以查询各个SD卡，并决定它们共同的工作电压范围。在作为查询的ACMD41指令发送之后，SD卡并不会开始初始化过程，直到控制器重新发送一条ACMD41指令SD卡初始化和识别过程：SD卡的初始化开始于接收到ACMD41指令之后，ACMD指令的HCS（HostCapacitySupport）位如果设定为1的话，表明控制器支持SDHC卡，否则表示不支持。在CMD8命令发送之后的ACMD41指令其功能有所扩展，在参数里多了HCS部分，在响应里面多了CCS（CardCapacityStatus）部分。HCS参数会被不响应CMD8命令的SD卡所抛弃。控制器向不响应CMD8的卡发送ACMD41指令时，HCS位应该设置为零0。如果向SDHC卡发送HCS位为0的ACMD41命令，SDHC卡返回的响应，其busy标识位永远为0，代表忙状态。HCS标识位用来表明SD卡是否已经完成初始化，如果未完成，HCS为零，否则为1，如果HCS为0，控制器会重复发送ACMD41指令，SD卡只检查首次接收到的ACMD41指令的HCS位。响应CMD8的SD卡发送的对于ACMD41指令响应会包含CCS部分，控制器只检查HCS标志位为1的响应所包含的CCS位。CCS=1表明其为SDHC卡，否则为标准SD卡。控制器随后发送ALL_SEND_CID(CMD2)命令，查询各个卡的CID（uniquecardidentification）值，还没有被识别的SD卡（处于Ready状态）会发送CID值作为响应，发送完CID值之后，SD卡进入识别状态（Identificationstate），然后控制器发送CMD3（SEND_RELATIVE_ADDR）命令，要求各个SD卡发送一个新的相对地址（RCA），RCA在之后的数据传输模式中用于寻址。RCA发送完之后。SD卡进入Stand-by状态，在这个状态，如果控制器想要给SD卡分配一个新的RCA，它可以发送另一条CMD3命令给SD卡。最后发布的RCA为SD卡的真实RCA。数据传输模式：在SD卡识别模式结束之前，控制器使用的时钟频率均为Fod。在数据传输模式，控制器可能会使用Fpp频率。控制器发送一条SSEND_CSD（CMD9）命令来获取SD卡CSD寄存器（CardSpecificData）里面的描述值，譬如，块长度，卡容量信息等。广播命令SET_DSR（CMD4）为各个已识别的SD卡配置驱动阶段（？？）。它会向SD卡的DSR寄存器写入相关的信息。控制器的时钟频率也在这个时刻从Fod转到Fpp。SET_DSR命令是可选的。CMD7命令用来选择某个SD卡，使其进入Transfer状态，在指定时间段内，只有一个卡能处于Transfer状态。当某个先前被选中的处于Transfer状态的SD卡接收到CMD7之后，会释放与控制器的连接，并进入Stand-by状态。当CMD7使用保留地址0x0000时，所有的SD卡都会进入Stand-by状态。数据传输模式下各个状态的转换关系总结如下：所有的数据读命令都可以被停止命令（CMD12）在任意时刻终止。数据传输会终止，SD卡返回Transfer状态。读命令有：块读操作（CMD17）、多块读操作（CMD18）、发送写保护（CMD30）、发送scr（ACMD51）以及读模式下的普通命令（CMD56）所有的数据写命令都可以被停止命令（CMD12）在任意时刻终止。写命令也会在取消选择命令（CMD7）之前停止。写命令有：块写操作（CMD24，CMD25）、编程命令（CMD27）、锁定/解锁命令（CMD42）以及写模式下的普通命令（CMD56）数据传输一旦完成，SD卡会退出数据写状态，进入Programming状态（传输成功）或者Transfer状态（传输失败）如果块写操作被叫停，但是写操作包含的最终块其长度和CRC校验是正确的话，数据会被编程到SD卡（从缓存写入到Flash？）SD卡可能会提供缓存模式，意思是前次写入块在编程到Flash的时刻，控制器可以接着发送下一块的数据当写缓存为满时刻，并且SD卡处于Programming状态，DAT0会保持为低电平（BUSY），表明其为忙状态写CSD，写保护，擦除这些操作没有缓存的功能，当SD卡正在处理这些命令的时候，其余的数据传输命令会被忽略。当SD卡为忙，并且处于Programming状态的时候，DAT0也会被SD卡拉低，在SD卡处于Programming状态时候，不允许控制器发送设置参数命令。设置参数命令有：设置块长度（CMD16）、擦除块开始（CMD32）以及擦除块结束（CMD33）在SD卡编程时刻，读命令也是不允许的当把另一个卡从Stand-by状态转换为Transfer状态的时候，正处于erase和Programming状态的卡其操作不会终止，它会自动进入Disconnect状态，释放数据线。处于Disconnect状态的卡可以通过发送CMD7命令使其脱离此状态，并进入Programming状态，并重新激活忙标识符复位SD卡（使用CMD0或者CMD15）会终止任何等待中或正在进行的Programming操作。这可能会损毁SD卡的数据CMD34-37CMD50，CMD57保留宽总线选择/取消选择：宽总线（4bit）模式可以通过ACMD6选择/取消选择，默认工作模式为1bit模式。为了改变总线宽度，以下两个条件须满足：1.SD卡处于Transfer状态2.SD卡未被锁定2GbyteSD卡：为使用2Gbyte的SD卡，MaximumBlockLength（READ_BL_LEN=WRITE_BL_LEN）参数须设置为1024byte。但是，由CMD6设置的BlockLength须为512byte，从而可与最大仅可使用512byteBlockLength的SD卡相兼容读数据：DAT线上没有数据传输时，由外部上拉电阻保持为高电平。传输数据块由一个起始比特（1或者4个比特的低电平），以及紧跟着的连续数据流组成。数据流包含有效载荷数据（以及错误校验比特，如果有使用到ECC）。数据流以数据结束标识符结束（1或者4比特的高电平）。数据传输和时钟信号是同步的。有效载荷数据后紧跟着1比特或者4比特的CRC校验码读命令在出现BLOCK_LEN_ERROR或者ADDRESS_ERROR的情况下可以被否决，这种情况下，不会发生数据传输过程；块读操作块传输下，基本的数据传输单位是块，它最大为512byte，小一些的块传输也是可以的，如果它指向的内容其地址范围处于以512字节为边界的某块内（譬如地址范围为200~300的传输是可以的，但是地址范围为500~600因为地址横跨了两个块，则不可行）由CMD16设置的BlockLength参数最大可为512byte，而与READ_BL_LEN的大小无关块数据的结尾都附加有CRC校验码，用以保证传输数据的完整性。CMD17（READ_SINGLE_BLOCK）发起单次的块传输，传输结束后，SD卡返回Transfer状态，CMD18（READ_MULTIPLE_BLOCK）开始多个连续块的数据传输。块传输会一直持续下去，除非收到一条STOP_TRANSMISSION命令（CMD12）。停止传输命令会有执行上的延迟，因为它是串行传输的，数据传输会在stop命令的停止位之后结束Ifthehostusespartialblockswhoseaccumulatedlengthisnotblockalignedandblockmisalignmentisnotallowed,thecardshalldetectablockmisalignmentatthebeginningofthefirstmisalignedblock,settheADDRESS_ERRORerrorbitinthestatusregister,aborttransmissionandwaitintheDataStateforastopcommand.Ifthemisalignedblockisthefirstdatablockofthecommand(i.e.ADDRESS_ERRORwasreportedintheactualresponsetothecommand),thennodataistransferredandthecardremainsintheTRANstate.上面一段讲的是misalignment，理解不够，直接贴英文了写数据数据写传输类似读传输，块数据传输的话，在每块数据后面附加有CRC校验码当出现BLOCK_LEN_ERROR或者ADDRESS_ERROR时，写命令会被拒绝，并不会发生实际的数据传输写数据块写数据块命令（CMD24-27,42,56(w)）会将一块或多块数据写入SD卡，支持块写入操作的SD卡要求由命令CMD16设定的块长度(BlockLenghth)为512byte，而不管WRITE_BL_LEN是1K还是2K下表给出了部分写入禁止（WRITE_BL_PARTIAL=0）情况下SD卡的写入行为如果WRITE_BL_PARTIAL=1，