[问答]

SD卡是什么？SD卡命令有哪些基本特性呢

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 SD卡是什么？分为哪几类？ SD卡的物理结构是由哪些部分组成的？ SD卡命令有哪些基本特性呢？ 0
2021-12-10 07:06:42　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × heks 该类别下有 50 个回答。邀请回答 hgimtk 该类别下有 44 个回答。邀请回答新星之火12138 该类别下有 42 个回答。邀请回答 wang21cj 该类别下有 41 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 40 个回答。邀请回答 hjfjsdgfjdsf 该类别下有 37 个回答。邀请回答 werywer 该类别下有 35 个回答。邀请回答 h1654155957.9520 该类别下有 35 个回答。邀请回答 fdjslkjd 该类别下有 35 个回答。邀请回答 uvysdfydad 该类别下有 35 个回答。邀请回答 jenny042 该类别下有 34 个回答。邀请回答 dfzvzs 该类别下有 34 个回答。邀请回答维生素B2 该类别下有 34 个回答。邀请回答凤毛麟角该类别下有 34 个回答。邀请回答 ggfvxv 该类别下有 33 个回答。邀请回答刘洋该类别下有 33 个回答。邀请回答 meihuacg 该类别下有 33 个回答。邀请回答 hfgdzc 该类别下有 33 个回答。邀请回答 h1654155275.6678 该类别下有 32 个回答。邀请回答河南顺之航该类别下有 32 个回答。邀请回答举报王芳相关推荐 • 反复装卸SD卡后，如何重新打开SD卡文件？ 2078 • SD卡命令响应超时怎么解决？ 471 • 请问SD卡版本信息回来的格式是什么 1980 • 怎样采用SPI模式去读写SD卡呢 1482 • 请问SD burn模式对SD卡有什么要求么？ 1638 • SD卡与单片机是如何进行连接的 2403 • 请教关于SD卡的读写 2856 • 如何在Fatfs软件上去读写SD卡下文件呢 1827 • SD卡的初始化和识别流程是怎样的？ 2286 • 请问SD卡的函数中的r1 = SD_ReadWriteByte(0xFF);是什么意思？ 2624 1个回答

SD卡

  1. SD卡介绍

  1.1 SD卡简介

  很多单片机系统都需要大容量存储设备，以存储数据（常用的有U盘、FLASH芯片、SD卡等），比较而言SD卡是单片机大容量外部存储的首选，只需要少数几个IO口即可外扩一个容量从几十M到几十G的，且有多种体积尺寸可选（标准SD卡、TF卡等）的外部存储器
  SD卡（Secure Digital Memory Card）即：安全数码卡，它是在MMC的基础上发展而来，是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备，它被广泛地于便携式装置上使用，例如数码相机、个人数码助理(PDA)和多媒体播放器等。SD卡由日本松下、东芝及美国SanDisk公司于1999年8月共同开发研制。
SD卡按容量分类，可以分为3类：SD卡、SDHC卡、SDXC卡，如下表所示：





  SD卡和SDHC卡协议基本兼容，但是SDXC卡的区别比较大，这里仅介绍SD/SDHC卡（简称SD卡），SD卡由9个引脚与外部通讯，支持SPI和SDIO两种操作模式，不同模式下SD卡引脚功能描叙如下图表示：





  1.2 SD卡的物理结构及内部框图

  SD卡的物理结构一般包括以下5个部分：

存储单元：是存储数据部件；
存储单元接口：存储单元通过存储单元接口与卡控制单元进行数据传输；
电源检测单元：保证SD卡工作在合适的电压下，如出现掉电或上状态时，它会使控制单元和存储单元接口复位；
卡及接口控制单元：控制SD卡的运行状态，它包括有8个寄存器；
接口驱动器：控制SD卡引脚的输入输出。

SDIO由SDIO适配器和APB2接口两部分组成：
  [tr]名称功能[/tr]

SDIO适配器	提供特定于MMC/SD/SD I/O卡的所有功能，如时钟生成单元、命令和数据传输
APB2接口	访问SDIO适配器寄存器，并且生成中断和DMA请求信号

下图是SDIO功能框图及SDIO适配器框图：





  1.3 SD卡命令

  SD卡命令由主机发出，命令格式固定为48位，通过CMD线连续传输，数据线不参与。SD命令结构如下图示：由6个字节组成，字节1的最高2位固定为01、低6位为命令号（比如CMD16）；字节2 ~ 5为命令参数（有的命令没有参数）；字节6的高7位为CRC、最低位恒定为1

SD命令组成的详细说明如下：

起始位和终止位：命令的主体包含在起始位与终止位之间，它们都只包含一个数据位，起始位为 0，终止位为 1。

传输标志：用于区分传输方向，该位为 1 时表示命令，方向为主机传输到 SD 卡，该位为 0时表示响应，方向为 SD卡传输到主机。

命令主体内容包括命令、地址信息/参数和 CRC 校验三个部分

命令号：它固定占用 6bit，所以总共有 64个命令(代号：CMD0~CMD63)，每个命令都有特定的用途，部分命令不适用于 SD 卡操作，只是专门用于 MMC卡或者SD I/O卡。

地址/参数：每个命令有 32bit地址信息/参数用于命令附加内容，例如，广播命令没有地址信息，这 32bit用于指定参数，而寻址命令这 32bit用于指定目标 SD卡的地址。

CRC7 校验：长度为 7bit的校验位用于验证命令传输内容正确性，如果发生外部干扰导致传输数据个别位状态改变将导致校准失败，也意味着命令传输失败，SD卡不执行命令。

  1.4 SD卡响应

  SD卡命令的响应由SD卡向主机发出，部分命令要求SD卡作出响应，这些响应多用于反馈SD卡的状态。基本特性如下：

SDIO总共有7个响应类型(代号：R1~R7)，其中SD卡没有R4、R5类型响应。特定的命令对应有特定的响应类型，比如当主机发送CMD3命令时，可以得到响应R6。
与命令一样，SD卡的响应也是通过CMD线连续传输的。
根据响应内容大小可以分为短响应和长响应。短响应是48bit长度，只有R2类型是长响应，其长度为136bit。

SD的读写操作是以块为操作对象。先发送命令开始传输，然后传输数据块，传输完数据块紧接着传输CRC检验值。最好发送停止命令停止数据传输





  1.5 SD卡的操作模式及切换

  SD卡有多个版本，STM32控制器目前最高支持《Physical Layer Simplified Specification V2.0》定义的SD卡，STM32控制器对SD卡进行数据读写之前需要识别卡的种类：V1.0标准卡、V2.0标准卡、V2.0高容量卡或者不被识别卡。
  SD卡系统定义了两种操作模式：卡识别模式和数据传输模式
  在系统复位后，主机处于卡识别模式，寻找总线上可用的SDIO设备；同时，SD卡也处于卡识别模式，直到被主机识别到，即当SD卡接收到SEND_RCA(CMD3)命令后，SD卡就会进入数据传输模式，而主机在总线上所有卡被识别后也进入数据传输模式。









  2. 硬件设计

  D1指示灯用来提示系统运行状态，K_UP写入数据，K_DOWN读取数据，TFTLCD用来显示SD卡的容量、类型等信息，串口1用来打印调试信息

D1指示灯

USART1

K_UP/K_DOWN/K_LEFT/K_RIGHT

TFTLCD模块

TF卡

从以上电路图可以看出，SD卡支持SPI和SDIO模式，两种模式可以通过端子进行切换，P4端子与SD卡连接，SD端子与STM32F1的SDIO接口连接，IO端子与STM32F1的SPI2接口连接，本例程使用SDIO模式（将P4端子与SD端子短接）
  3. 软件设计

  3.1 STM32CubeMX设置

RCC设置外接HSE，时钟设置为72M

PC0设置为GPIO推挽输出模式、上拉、高速、默认输出电平为高电平
PA0设置为GPIO输入模式、下拉模式；PE2/PE3/PE4设置为GPIO输入模式、上拉模式
USART1选择为异步通讯方式，波特率设置为115200Bits/s，传输数据长度为8Bit，无奇偶校验，1位停止位
激活FSMC，详细请参考TFTLCD显示章节的设置
激活SDIO，选择4线SD模式，分频因子设为4，使能流控，其余默认设置

最好激活CRC功能，以避免后续读写SD卡报CRC校验错误

输入工程名，选择工程路径（不要有中文），选择MDK-ARM V5；勾选Generated periphera initialization as a pair of ‘.c/.h’ files per IP ；点击GENERATE CODE，生成工程代码

3.2 MDK-ARM编程

在sdio.c文件下可以看到sdio初始化函数，同时在该文件下添加显示SD卡信息函数

void MX_SDIO_SD_Init(void){
  hsd.Instance = SDIO;
  hsd.Init.ClockEdge = SDIO_CLOCK_EDGE_RISING; //上升沿
  hsd.Init.ClockBypass = SDIO_CLOCK_BYPASS_DISABLE; //比使用bypass，直接用HCLK分配得到SDIO_CK
  hsd.Init.ClockPowerSave = SDIO_CLOCK_POWER_SAVE_DISABLE; //空闲时不关闭时钟电源
  hsd.Init.BusWide = SDIO_BUS_WIDE_1B; //1位数据线
  hsd.Init.HardwareFlowControl = SDIO_HARDWARE_FLOW_CONTROL_ENABLE; //开启硬件流控
  hsd.Init.ClockDiv = 4; //4分频
  if (HAL_SD_Init(&hsd) != HAL_OK){
Error_Handler();
  }
  if (HAL_SD_ConfigWideBusOperation(&hsd, SDIO_BUS_WIDE_4B) != HAL_OK){
Error_Handler(); //初始化完成后使能宽总线（4位）模式
  }
}
//显示SD卡信息函数
void Show_SDMMC_Info(void){
HAL_SD_CardCIDTypeDef SDCard_CID;
HAL_SD_CardInfoTypeDef SDCard_INFO;
uint64_t CardCap; //SD卡容量
HAL_SD_GetCardCID(&hsd,&SDCard_CID); //获取CID
HAL_SD_GetCardInfo(&hsd,&SDCard_INFO); //获取SD卡信息
FRONT_COLOR=BROWN;
switch(SDCard_INFO.CardType) //SD卡类型
{
case CARD_SDSC:
if(SDCard_INFO.CardVersion == CARD_V1_X){
LCD_ShowString(120,190,50,16,16,(uint8_t *)"SDSC V1");
printf("Card Type: SDSC V1rn");
}
else if(SDCard_INFO.CardVersion == CARD_V2_X){
LCD_ShowString(120,190,50,16,16,(uint8_t *)"SDSC V2");
printf("Card Type: SDSC V2rn");
}
break;
case CARD_SDHC_SDXC:
LCD_ShowString(120,190,50,16,16,(uint8_t *)"SDHC");
printf("Card Type: SDHCrn");
break;
}

CardCap = (uint64_t)(SDCard_INFO.LogBlockNbr)*(uint64_t)(SDCard_INFO.LogBlockSize)/1024/1024; //计算SD卡容量
printf("Card ManufacturerID:%drn",SDCard_CID.ManufacturerID); //制造商ID
printf("Card RCA:%drn",SDCard_INFO.RelCardAdd); //卡相对地址
printf("LogBlockNbr:%drn",SDCard_INFO.LogBlockNbr); //逻辑块数量
printf("LogBlockSize:%drn",SDCard_INFO.LogBlockSize); //逻辑块大小
printf("Card Capacity:%d MBrn",(uint32_t)CardCap); //显示容量
printf("Card BlockSize:%drn",SDCard_INFO.BlockSize); //块大小
LCD_ShowNum(120,210,CardCap,4,16);
LCD_ShowString(160,210,50,16,16,(uint8_t *)"MB");
}

添加按键驱动文件key.c和key.h，参考按键输入例程
添加TFTLCD驱动文件tftlcd.c 和tftlcd.h，参考TFTLCD显示例程
在main.c文件中编写SD卡读写测试代码
uint8_t Buffer_Tx[512],Buffer_Rx[512] = {0};
uint32_t i;
int main(void){
uint8_t key;
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_GPIO_Init();
    MX_FSMC_Init();
    MX_SDIO_SD_Init();
    MX_USART1_UART_Init();
    MX_CRC_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
TFTLCD_Init();
FRONT_COLOR=BROWN;
LCD_DrawRectangle(25,25,215,135);
FRONT_COLOR=RED;
LCD_ShowString(30,30,200,16,16,(uint8_t *)"ANDYXI STM32");
LCD_ShowString(30,50,200,16,16,(uint8_t *)"STM32CubeMX");
LCD_ShowString(30,70,200,16,16,(uint8_t *)"SDIO TEST");
FRONT_COLOR=BLACK;
LCD_ShowString(30,90,200,16,16, (uint8_t *)"K_U:ReadSD K_D:WriteSD");
LCD_ShowString(30,110,200,16,16,(uint8_t *)"K_R:EaseSD K_L:None");
FRONT_COLOR=BLUE;
LCD_ShowString(30,170,200,16,16,(uint8_t *)"SD Card Information");
LCD_ShowString(30,190,80,16,16,(uint8_t *)"Card Type:    ");
LCD_ShowString(30,210,80,16,16,(uint8_t *)"Card Capa:");
Show_SDMMC_Info();
memset(Buffer_Tx,0x15,sizeof(Buffer_Tx));
  /* USER CODE END 2 */
  while (1){
    key = KEY_Scan(0);
switch(key)
{
case KEY_RIGHT_PRES:
if(HAL_SD_Erase(&hsd,0,1) == HAL_OK){
while(HAL_SD_GetCardState(&hsd) != HAL_SD_CARD_TRANSFER);
printf("rnErase Block Success!rn");
LCD_ShowString(30,250,200,16,16,(uint8_t *)"Erase Block Success!");
}
else{
printf("rnErase Block Failed!rn");
LCD_ShowString(30,250,200,16,16,(uint8_t *)"Erase Block Failed!");
}
break;
case KEY_UP_PRES:
if(HAL_SD_ReadBlocks(&hsd,Buffer_Rx,0,1,0xffffffff) == HAL_OK){
while(HAL_SD_GetCardState(&hsd) != HAL_SD_CARD_TRANSFER);
printf("rnRead Block Success!rn");
for(i=0;i printf("%02x ",Buffer_Rx);
printf("rn");
LCD_ShowString(30,250,200,16,16,(uint8_t *)"Read Block Success!");
}else{
printf("rnRead Block Failed!rn");
LCD_ShowString(30,250,200,16,16,(uint8_t *)"Read Block Success!");
}
break;
case KEY_DOWN_PRES:
if(HAL_SD_WriteBlocks(&hsd,Buffer_Tx,0,1,0xffffffff) == HAL_OK){
while(HAL_SD_GetCardState(&hsd) != HAL_SD_CARD_TRANSFER);
printf("rnWrite Block Success!rn");
for(i=0;i printf("0x%02x:%02x ",i,Buffer_Tx);
printf("rn");
LCD_ShowString(30,250,200,16,16,(uint8_t *)"Write Block Success!");
}else{
printf("rnWrite Block Failed!rn");
LCD_ShowString(30,250,200,16,16,(uint8_t *)"Write Block Failed!");
}
break;
}
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_0);
HAL_Delay(200);
  }
}

4. 下载验证

  编译无误下载到开发板后，可以看到D1指示灯不断闪烁，按下KEY_UP键读取SD卡数据，按下KEY_DOWN键写入数据，按下KEY_RIGHT键擦除数据，SD卡信息以及更新的信息都会显示在LCD屏上