SD卡协议中文.docx
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SD卡协议中文
一概述
1.SD总线模式下
CLK:
时钟信号
CMD:
双向命令和响应信号
DAT0-3:
双向数据信号
VDD,VSS:
电源和地信号
SD模式下允许有一个主机,多个从机（即多个卡）,主机可以给从机分别地址.主机发
命令有些命令是发送给指定的从机,有些命令可以以广播形式发送.
SD模式下可以选择总线宽度,即选用几根DAT信号线,可以在主机初始化后设置.
2.SD总线协议
SD模式下的命令和数据流都有一个开始位和结束位.
>命令:
是在CMD上传输的用于启动一个操作的比特流.由主机发往从机,可以是点对点也可以是广播的.
>响应:
是在CMD上传输的用于之前命令回答的比特流.由从机发往主机.
>数据:
是在DAT上传输的比特流,双向传输.
无响应模式无数据模式
多块读操作模式
多块写操作模式
命令格式
响应格式
数据格式
SD卡上电后会自动初始化,通过给卡发送CMD0也可以复位卡.
二.SD卡命令描述.
1.广播命令:
给所有卡都发送,某些命令需要响应.
2.点对点命令
给指定地址的卡发送,需要响应.
SD卡系统有两种工作模式:
1.卡识别模式.
主机上电复位后即处于此模式,它会在总线上等待卡.卡复位后也处于此模式,直到SEND_RCA（CMD3）命令到来.
2.数据传输模式.
卡收到SEND_RCA（CMD3）命令后即进入此模式.主机识别到卡后也进入此模式.
卡状态和工作模式对照表
1.卡识别模式.
此模式下主机复位总线所有的卡,验证工作电压,询问卡的地址.这个模式下所有数据的传输都是只通过CMD线来完成.
1）卡的复位.
当卡上电或收到GO_IDLE_STATE（CMD0）命令后,卡即进入IdleState状态.此时卡将其RCA设为0,相关寄存器设为传输稳定的最优模式.
2）工作电压验证
每个卡的最高和最低工作电压存储在OCR.只有当电压比配时,CID和CSD的数据才能正常传输给主机.
SD_SEND_OP_COND（ACMD41）命令用来判断卡的工作电压是否符合,如果不符合的话,卡应该放弃总线操作,进入InactiveState状态.在发送SD_SEND_OP_COND（ACMD41）命令前记得要首先发送APP_CMD（CMD55）.
卡的状态变换图.
ACMD41命令响应中的BUSY位也用于卡表示其还没准备好,主机此时应重发ACMD41命令,直到卡准备好.
主机在这个阶段的ACMD41中不允许改变工作电压,如果确实想改变的话,应该先发送CMD0,然后再发送改变后的ACMD41.
GO_INACTIVE_STATE（CMD15）命令用于使指定地址的卡进入InactiveState模式.
3）卡识别过程.
ALL_SEND_CID（CMD2）命令用于获取卡的CID信息,如果卡处于ReadyState,它就会在CMD线上传送它的CID信息,然后进入IdentificationState模式.紧接着发送CMD3（SEND_RELATIVE_ADDR）命令,用于设置卡新的地址.卡收到新的地址后进入Stand-byState模式.
2.数据传输模式.
数据传输模式下卡的状态转变图
进入数据传输模式后,主机先不停的发送SEND_CSD（CMD9）命令获取卡的CSD信息.
SET_DSR（CMD4）用于设置卡的DSR寄存器,包括数据总线宽度,总线上卡的数目,总线频率,当设置成功后,卡的工作频率也随之改变.此步操作是可选的.
CMD7命令用于使指定地址的卡进入传输模式,任何指定时刻只能有一个卡处于传输模式.
传输模式下所有的数据传输都是点对点的,并且所有有地址的命令都需要有响应.
.所有读命令都可以由CMD12命令停止,之后卡进入TransferState.读命令包括单块读（CMD17）,多块读（CMD18）,发送写保护（CMD30）,发送scr（ACMD51）和读模式一般命令（CMD56）.
.所有写命令都可以由CMD12命令停止.写命令包括单块读（CMD24）,多块读（CMD25）,写CID（CMD26）,写CSD（CMD27）,锁和解锁命令（CMD42）和写模式一般命令（CMD56）.
.当写命令传输完成后,卡进入ProgrammingState（传输成功）或TransferState（传输失败）
.如果一个卡写操作被停止,但其前面数据的CRC和块长度正确,数据还是会被写入.
.卡要提供写缓冲,如果写缓冲已满并且卡处于ProgrammingState,DAT0保持低BUSY.
.写CID,CSD,写保护,擦除命令没有缓冲,当这些命令没完时,不应发送其他的数据传输命令.
.参数设置命令在卡被编程时是不允许发送的,这些命令包括设置块长度（CMD16）,擦除块起始（CMD32）和擦除块结束（CMD33）.
.当卡正编程时读命令是禁止的.
.用CMD7使另一个卡进入TransferState不会终止当前卡的编程和擦除,当前卡会进入DisconnectState并且释放DAT线.
.DisconnectState模式的卡可通过CMD7重新被选中,此时卡进入ProgrammingState并且使能busy信号.
.CMD0或CMD15会终止卡的编程操作,造成数据混乱,此操作应禁止.
1）总线宽度选择命令
ACMD6命令用于选择总线宽度,此命令只有在TransferState有效.应在CMD7命令后使用.
2）块读命令
块是数据传输的最小单位,在CSD（READ_BL_LEN）中定义,SD卡为固定的512B.
每个块传输的后面都跟着一个CRC校验.CMD17（READ_SINGLE_BLOCK）用于传输单个块,传输完之后,卡进入TransferState.CMD18（READ_MULTIPLE_BLOCK）用于多个块的传输,直到收到一个CMD12命令.
3）块写命令
与块读命令类似,每个块传输的后面都跟着一个CRC校验.卡写数据时会进行CRC校验.
多块写比重复的单块写更能提高效率.
如果CSD中的WRITE_BLK_MISALIGN没设置,并且发送的数据不是块对齐的,卡会设置状态寄存器中的ADDRESS_ERROR位,并且进入Receive-data-State状态等待停止命令.此时写操作也会停止,并且卡会设置其的WP_VIOLATION位.
如果写缓冲满的话,卡会停止接受WRITE_BLOCK命令.此时主机应发送SEND_STATUS（CMD13）命令,卡返回数据的READY_FOR_DATA位标志卡是否准备好接受新的数据.
在多块写操作中通过事先发送ACMD23命令可提高写速度.ACMD23用于定义接下来要写数据的块的数目.每次多块写操作后,这个值又被设为默认的1.
ACMD22会使卡返回写成功的块数目.
4）擦除命令
擦除命令的顺序是:
ERASE_WR_BLK_START（CMD32）,ERASE_WR_BLK_END（CMD33）andERASE（CMD38）.
如果（CMD38或（CMD32,33）接收到出错信息,卡会设置状态寄存器中的ERASE_SEQ_ERROR位并且重新等待新的命令时序.
如果接收到时序错误命令,卡会设置其ERASE_RESET位并且重新等待新的命令时序.
5）写保护管理
三种机制:
-.写保护物理开关
-.卡内部写保护
通过设置CSD中的WP_GRP_ENABLE位和WP_GRP_SIZE位,SET_WRITE_PROT和CLR_WRITE_PROT命令用来设置和清除保护机制.
-.密码保护.
三.时钟控制
如果主机要发送1K的数据,但是主机缓冲区只有512B,那么主机可以在发送完前512B后,可以先停止时钟,然后把后512B填充入缓冲区,再启动时钟,这样卡并不会检测要两次发送之间的间隔,认为其是一次完整的数据发送过程.
四CRC校验
1.CRC7
CRC7用于所有的命令,除R3以外的响应,以及CID和CSD寄存器.
2.CRC16
CRC16用于数据块的校验
五.错误类型.
1.CRC错误和命令非法错误
命令的CRC校验出错,卡设置其状态寄存器的COM_CRC_ERROR位.
非法命令错误,卡设置其状态寄存器的ILLEGAL_COMMAND位.非法命令包括:
不支持的命令,未定义的命令以及当前状态不支持的命令.
2.读,写和擦除超时.
卡应该在指定的时间内完成一个命令或返回移动的错误信息.如果在指定的超时时间内主机收不到响应,应认为卡停止工作,应重新复位卡.
六命令
1.命令类型:
-bc不需要响应的广播命令.
-bcr需要响应的广播命令.每个卡都会独立的接收命令和发送响应.
-ac点对点命令,DAT线上没数据
-adtc点对点命令,DAT线上有数据
所有命令均遵守上图中的格式,总共48位.首先是1个起始位0,接着是1个方向位（主机发送位1）,6个命令位（0-63）,32位参数（有些命令需要）,CRC7位校验,1个停止位.
2.卡命令根据不同的类型分成了不同的Class,见下表,其中Class0,2,4,5,8是每个卡都必须支持的命令,不同的卡所支持的命令保存在CSD中.
3.命令详细描述
1）基本命令Class0
2）读命令Class2
3）写命令Class4
3）擦除命令Class5
4）应用特定命令Class8
下表中的所有命令使用前都应先跟一个APP_CMD（CMD55）命令
七.卡状态转换表
八.应答.
所有的应答都是通过CMD发送,不同的应答长度可能不同.总共有四种类型的应答.
1.R1:
长度位48位.注意每个块传输完成后有一个BUSY位.
2.R1b:
与R1类似,只是将BUSY位加入响应中.
3.R2（CIDCSD寄存器）:
长度为136位,CID为CMD2和CMD10的应答,CSD为CMD9的应答.
4.R3（OCR寄存器）:
长度位48位.作为ACMD41的应答.
5.R6（RCA地址应答）:
长度为48位
九.卡的状态
SD卡支持两种状态:
-卡状态:
与MMC卡兼容.
-SD卡状态:
扩充到了512位.
1.卡状态:
R1应答包含一个32位的卡状态.见下表.
其中Type中的含义为:
E:
错误位.S:
状态位.R:
根据命令在响应中设置.
X:
根据在命令执行期间设置,必须再次读此位才能获得命令执行后的情况.
ClearCondition:
A:
与卡的当前状态有关
B:
总是与命令有关,无效的命令会清除此位.
C:
通过读此位来清除
下表指明了哪些命令可能使哪些位产生变化
2.SD卡状态:
这些位通过DAT线传输,并伴有CRC16校验.其是作为ACMD13的应答.
十.卡存储器形式.
-块:
块是基本读写命令的单位,它可以是固定的或可变的.关于块的大小以及其是否可变性存储在CSD中.
-扇区:
扇区是擦除命令的单位,它是固定的值,保存在CSD中.
十一.时序图
时序图中字母含义:
1.命令和应答
1）卡识别和卡工作电压确认模式:
CMD2,ACMD41
2）地址分配模式:
CMD3
3）数据传输模式:
4）命令结束->下一个命令:
5）两个命令直接
2.数据读.
1）单块读:
CMD17
2）多块读:
读过程时序.
停止命令时序
3.数据写
1）单块写:
注意Busy信号.
2）多块写:
多块写命令时序
停止命令时序
卡主动停止时的时序
4.时序值
十二.寄存器.
SD卡有六个寄存器OCR,CID,CSD,RCA,DSRandSCR.其中前四个保存卡的特定信息,后两个用来对卡进行配置.
1.OCR寄存器:
保存有卡支持的工作电压,支持的话相应的位置1,否则为0.
2.CID:
保存有卡的身份信息.
3.CSD保存有如何访问卡的信息.
TAAC定义了数据访问的异步时间部分.NSAC为数据访问最坏需要的异步时间.
TRAN_SPEED定义了单条DAT线上的最快速度:
CCC:
SD卡支持的命令集
READ_BL_LEN:
最大读块长度.WRITE_BL_LEN等于READ_BL_LEN
DSR_IMP:
DSR寄存器是否允许配置,1为允许,0为不允许.
FILE_FORMAT:
SD卡上的文件格式.
4.RCA保存有卡的地址信息.
5.DSR用于配置卡,默认值为0x404
6.SCR寄存器也保存有卡的特定信息.
SD_BUS_WIDTHS指明卡支持的传输类型.
第二部分S3C2410SD卡控制器
一SDI操作
1.CPU寄存器设置过程.
1）正确设置SDICON寄存器.
2）正确设置SDIPRE寄存器.
3）等待74个时钟信号初始卡.
2.CMD命令发送过程.
1）向SDICARG寄存器中写入发送的参数.
2）确定命令类型并且通过设置SDICCON[8]来启动命令.
3）确定命令是否发送完成.没应答的话看SDICSTA[11],有应答的话看SDICSTA[9].
4）清除SDICSTA中的相应位.
3.数据传输过程.
1）向SDITIMER中写入超时值.
2）向SDIBSIZE中写入块大小的值.
3）设置块模式,总线宽度等,通过SDIDCON启动传输.
4）通过SDIFSTA检查TxFIFO是否可用,再通过SDIDAT写入发送数据.
5）通过SDIFSTA检查RxFIFO是否可用,再通过SDIDAT读入接收数据.
6）通过检查SDIDSTA[4]确定传输过程已完成.
7）清除SDIDSTA中的相应位.
4.SDIO有两种工作模式,中断和读等待模式.
二.SDI寄存器.
1.SDICON:
SDI控制寄存器
字节序类型:
TypeA:
D[7:
0]D[15:
8]D[23:
16]D[31:
24]
TypeB:
D[31:
24]D[23:
16]D[15:
8]D[7:
0]
2.SDIPRE:
波特率预分频寄存器.
3.SDICARG:
SDI命令参数寄存器
4.SDICCON:
SDI命令控制寄存器.
5.SDICSTA:
SDI命令状态寄存器.
6.SDIRSP0-SDIRSP3:
命令响应寄存器
7.SDIDTIMER:
SDI超时寄存器.
8.SDIBSIZE:
SDI块大小寄存器.
9.SDIDCON:
SDI数据控制寄存器
10.SDIDCNT:
SDI数据维持寄存器.
11.SDIDSTA:
SDI数据状态寄存器
12.SDIFSTA:
SDIFIFO状态寄存器
13.SDIDAT:
SDI数据寄存器
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