SD卡协议中文.docx

1、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

2、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

3、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Idle State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Inactive State状态. 在发送SD_SEND_

4、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Inactive State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Ready State, 它就会在CMD线上传送它的CID

5、信息, 然后进入Identification State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-by State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

6、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Transfer State. 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Programming State(传输成功)或Transfer St

7、ate(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Programming State, 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Transfer State不会终止当前卡的编程和擦除, 当前卡会进入Disconnect State并且释放DA

8、T线. Disconnect State模式的卡可通过CMD7重新被选中,此时卡进入Programming State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Transfer State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Transfer Stat

9、e. 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_STA

10、TUS (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)and ERASE (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

11、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.CRC7CRC7

12、用于所有的命令, 除R3以外的响应, 以及CID和CSD寄存器.2.CRC16CRC16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.

13、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Class02)读命令Class23)写命令Class43)擦除命令Class54)应用特定命令Class8下

14、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(CID CSD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51

15、2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.Clear Condition: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

16、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,ACMD412)地址分配模式:CMD33)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:CMD172)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, DSR and SCR. 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,

17、 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_LENDSR_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0x4046.SCR寄存器也保存有卡的特定信息.SD_BUS_WIDTHS指明

18、卡支持的传输类型.第二部分 S3C2410 SD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SDICCON8来启动命令.3)确定命令是否发送完成. 没应答的话看SDICSTA11, 有应答的话看SDICSTA9.4)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

19、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SDIDSTA4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:Type A: D7:0 D15:8 D23:16 D31:24Type B: D31:24 D23:16 D15:8 D7:02.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:SDI FIFO状态寄存器13. SDIDAT:SDI数据寄存器