二、MMC/SD卡的模型和工作原理 PIN脚、SD卡总线、SD卡结构、SD卡寄存器、上电过程 SD卡寄存器:
OCR:操作电压寄存器: 只读,32位 第31位: 表示卡上电的状态位
CID: 卡身份识别寄存器 只读 128位 生产厂商、产品ID,生产日期和串号等
CSD: 部分可写 128位 卡的容量、擦出扇区大小、读写最大数据块的大小、读操作的电流、电压等等
CSR: 卡配置寄存器 64位 数据位宽
RCA: 16位 相关的卡地址寄存器,卡识别过程中主控器和卡协商出来的一个地址
三、SD卡命令和响应格式 命令和相应格式 SD卡命令,命令类型,ACMD命令 响应类型、卡类型、卡状态转换表 命令的格式: 48位 起始位0 方向位(host to card: 1, card to host: 0) 内容 CRC7 结束位1·
响应的格式:48位 或者136位
卡命令: 命令的类型:
bc: broadcast without Response 无响应的广播
bcr: broadcast with Response 有响应的广播
ac: Address(point-to-point) Command: 点对点,DATA0~DATA3数据线上无数据
adtc: Adress(point-to-point) Data Transfer Commands 点对点,DATA0~DATA3数据线上有数据
CMD0, CMD2, CMD3, CMD55, ACMD41 命令可能会导致卡的状态发生变化
响应类型: R1,R1b, R2, R3,R6(SD2.0扩展了R7)
扩展内容:
SPI工作模式: 要知道的特点:只支持一个卡,没有RCA,命令只是MMC/SD的基本的子集
SDHC:(支持2GB~32GB):理解CMD8的作用,命令格式和响应,了解CSDV2.0寄存器做了扩展 SDIO WIFI: 增加CMD52, CMD53
CMD8可以通过重新定义先前保留的位,来扩展一些已经存在的命令的新功能。ACMD41扩大到支持高容量SD记忆卡的初始化
上面介绍了一个控制寄存器等信息
绿色表示sd和mmc的不同点
对于计算卡的容量 要注意
对于sd 卡 可以参考Simplified_Physical_Layer_Spec v2.0.pdf手册上面有
对于mmc 可以参考JESD84-A441.pdf 注意对于大卡的mmc 是通过发送8号命令 来获取ext_csd 中的212到215位置来得到的
--------------------------------------------------------------------------- static void sd_init(void) { int retries; u8 *resp; unsigned int cardaddr; / resp = mmc_cmd(, , MSC_CMDAT_RESPONSE_R2, MSC_CMDAT_RESPONSE_R2); //serial_puts(" SD carsd CID =R2= "); serial_dump_data(resp, 15); resp = mmc_cmd(, , MSC_CMDAT_RESPONSE_R1, MSC_CMDAT_RESPONSE_R1); cardaddr = (resp[] << ) | resp[]; //发生3命令 来或者rca rca = cardaddr << ; //serial_puts("rca="); serial_puts_hex(rca); resp = mmc_cmd(, rca, MSC_CMDAT_RESPONSE_R2, MSC_CMDAT_RESPONSE_R2); sd2_0 = (resp[] & ; //serial_puts("sd2_0====="); serial_puts_hex(sd2_0); //serial_puts(" SD carsd CSD Register =R2= "); serial_dump_data(resp, 16); OUTREG16(A_MSC_CLKRT(), ); resp = mmc_cmd(, rca, MSC_CMDAT_BUSY | MSC_CMDAT_RESPONSE_R1, MSC_CMDAT_RESPONSE_R1); resp = mmc_cmd(, rca, MSC_CMDAT_RESPONSE_R1, MSC_CMDAT_RESPONSE_R1); resp = mmc_cmd(, 0x2, MSC_CMDAT_BUS_WIDTH_4BIT | MSC_CMDAT_RESPONSE_R1|MSC_CMDAT_BUSY, MSC_CMDAT_RESPONSE_R1);//应答类型R1b //while(!(INREG16(A_MSC_STAT(0))&(1<<13)));//等待编程完成 } ------------------------------------------------------------ //从这儿开始看 int mmc_init(void) // { int retries; u8 *resp; OUTREG32(A_CPM_MSCCDR,); SETREG32(A_CPM_CPCCR, CPCCR_CHANGE_EN); MMC_INIT_GPIO(); __msc_reset(); MMC_IRQ_MASK(); OUTREG32(A_MSC_CLKRT(), );//extclk/128 //OUTREG32(A_MSC_LPM(0),0x01); //sd2_0 = 0; //默认为标准SD卡 resp = mmc_cmd(, , , ); //先80个时钟 resp = mmc_cmd(, 0x1aa, 0x1, MSC_CMDAT_RESPONSE_R1); //判断是sd2(返回0x1)以后的卡还是sd1(返回0x5)现在基本都是sd2以后 的所以都没有对返回值判断 resp = mmc_cmd(, , MSC_CMDAT_RESPONSE_R1, MSC_CMDAT_RESPONSE_R1); //根据cmd55来判断是mmc卡还是sd卡,只有卡才有55命令 才能正确有返回值 返回值有command index =0x37=55 的话说明是sd //serial_puts(" Application Specific Commands =R1= "); serial_dump_data(resp, 6); ] != 0x37) { //是mmc卡 //serial_puts("MMC card found!\n"); retries = ; do{ resp = mmc_cmd(, 0x40ff8000, MSC_CMDAT_RESPONSE_R3, MSC_CMDAT_RESPONSE_R3); //匹配电压 mmc卡是CMD1 SD卡是CMD41 因为上电是要一个时间的 所以就利用一个do{}while 来延时 sd_mdelay(); } ] & 0x80)); //直到r3中的ocr回复值中的31位为1的时候表示上电完成了 ]&0x40)//电压验证最后一次应答中带有数据访问模式位,如果为1,则类似SDHC卡基于块地址访问 { sd2_0 = ; // 也可以利用r3 返回值中的ocr的30位来检查是高容量卡(>2G)还是标准卡 其实也可以利用cmd9命令读取cds来判断 在sd就是这么做的 } #if 0 serial_puts(); ]& 0x80) serial_puts("\n\nMMC init ok\n\n");// 表示上电完成 else serial_puts("\n\nMMC init fail\n\n"); #endif resp = mmc_cmd(, , MSC_CMDAT_RESPONSE_R2, MSC_CMDAT_RESPONSE_R2); //获取CID //serial_puts(" CID CSD =R2= "); serial_dump_data(resp, 16); resp = mmc_cmd(, 0x10, MSC_CMDAT_RESPONSE_R1, MSC_CMDAT_RESPONSE_R1); //这个东西就很恶心了 在sd卡和mmc卡的参数不一样 mmc卡的参数是自己设定一个rca值 ,但是sd卡是通过回复值中读取rca,上面sd卡的初始化中有描述 OUTREG16(A_MSC_CLKRT(), ); resp = mmc_cmd(, 0x10, MSC_CMDAT_RESPONSE_R1, MSC_CMDAT_RESPONSE_R1);//设置新地址为有效地址 这样就进入了tarnsport mode .只有发送了7号命令 还有设置位宽CMD6 才能发生正在的进行读写发生16 17 18等 resp = mmc_cmd(, 0x3b70101, MSC_CMDAT_BUS_WIDTH_4BIT|MSC_CMDAT_RESPONSE_R1|MSC_CMDAT_BUSY, MSC_CMDAT_RESPONSE_R1);//应答类型R1b,设置位宽 为4BIT模式 resp = mmc_cmd(, rca, MSC_CMDAT_RESPONSE_R1, MSC_CMDAT_RESPONSE_R1); card_status = (resp[] << ) | (resp[] << ) | (resp[] << ) | resp[]; serial_puts("mmc_cmd 13\n"); if((card_status & 0x900) != 0x900) //ready && tran { return OPEN_CARD_INIT_CHECK_STATUS_ERROR; } //对于mmc卡经常要加CMD13,不然经常会出现问题的,CMD13在发生玩cmd3后就可以随时发送 ))&(<<)));//等待编程完成 } else//如果是sd卡 sd_init(); ;
上图就是我在手册上面截取的初始化部分图片 系统上电后发生cmd0命令后就进入idle 状态,CMD1检查电压,然后就进入Ready state -->cmd2 (读取cid)进入Ident状态 --> CMD3(设置rca)进入stand state状态---》cmd7进入transport状态 在这里还可以利用CMD6设置位宽的大小 sd不支持8BIT mmc支持
当卡发生完CMD3后进入待机状态(stand-by state),cmd7可以让卡进入transport状态,
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SD卡调试关键点:
1. 上电时要延时足够长的时间给SD卡一个准备过程,在我的程序里是5秒,根据不同的卡设置不同的延时时间。SD卡初始化第一步在发送CMD命令之前,在片选有效的情况下首先要发送至少74个时钟,否则将有可能出现SD卡不能初始化的问题。
2. SD卡发送复位命令CMD0后,要发送版本查询命令CMD8,返回状态一般分两种,若返回0x01表示此SD卡接受CMD8,也就是说此SD卡支持版本2;若返回0x05则表示此SD卡支持版本1。因为不同版本的SD卡操作要求有不一样的地方,所以务必查询SD卡的版本号,否则也会出现SD卡无法正常工作的问题。
3. 理论上要求发送CMD58获得SD卡电压参数,但实际过程中由于事先都知道了SD卡的工作电压,因此可省略这一步简化程序。协议书上也建议尽量不要用这个命令。
4. SD卡读写超时时间要按照协议说明书书上的给定值(读超时:100ms;写超时:250ms),这个值要在程序中准确计算出来,否则将会出现不能正常读写数据的问题。我自己定义了一个计算公式:超时时间=(8/clk)*arg。
5. 2GB以内的SD卡(标准卡)和2GB以上的SD卡(大容量卡)在地址访问形式上不同,这一点尤其要注意,否则将会出现无法读写数据的问题。如标准卡在读写操作时,对读或写命令令牌当中的地址域符初值0x10,表示对第16个字节以后的地址单元进行操作(前提是此SD卡支持偏移读写操作),而对大容量卡读或写命令令牌当中的地址域符初值0x10时,则表示对第16块进行读写操作,而且大容量卡只支持块读写操作,块大小固定为512字节,对其进行字节操作将会出错。
6. 对某一块要进行写操作时最好先执行擦出命令,这样写入的速度就能大大提高。进行擦除操作时不管是标准卡还是大容量卡都按块操作执行,也就是一次擦除至少512字节。
7. 对标准卡进行字节操作时,起始和终止必须在一个物理扇区内,否则将不能进行读写操作。实际操作过程中建议用块操作以提高效率。不管是标准卡还是大容量卡一个读写命令只能对一个块进行操作,不允许跨物理层地址操作。
8. 在写数据块前要先写入若干个dummy data字节,写完一个块数据时,主机要监测MISO数据线,如果从机处于忙状态这根数据线会保持低电平,这样主机就可以根据这根数据线的状态以决定是否发送下一个命令,在从机没有释放MISO数据线之前,主机绝对不能执行其他命令,否则将会导致写入的数据出错,而且从机也不会响应主机的命令。
9. 在SPI模式下,CRC校验是被忽略的,但依然要求主从机发送CRC码,只是数值可以是任意值,一般主机的CRC码通常设为0x00或0xFF。
读多块操作和写多块操作的传输停止形式不一样,读多块操作时用用命令CMD12终止传输,而写多块操作时用Stop Tran Token(停止传输令牌,值为0xFD)终止传输。
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1、初始化步骤:
(1) 延时至少74clock,等待SD卡内部操作完成,在MMC协议中有明确说明。
(2)CS低电平选中SD卡。
(3)发送CMD0,需要返回0x01,进入Idle状态
(4)为了区别SD卡是2.0还是1.0,或是MMC卡,这里根据协议向上兼容的原理,首先发送只有SD2.0才有的命令CMD8,如果CMD8返回无错误,则初步判断为2.0卡,进一步发送命令循环发送CMD55+ACMD41,直到返回0x00,确定SD2.0卡初始化成功,进入Ready状态,再发送CMD58命令来判断是HCSD还是SCSD,到此SD2.0卡初始化成功。如果CMD8返回错误则进一步判断为1.0卡还是MMC卡,循环发送CMD55+ACMD41,返回无错误,则为SD1.0卡,到此SD1.0卡初始成功,如果在一定的循环次数下,返回为错误,则进一步发送CMD1进行初始化,如果返回无错误,则确定为MMC卡,如果在一定的次数下,返回为错误,则不能识别该卡,初始结束。
(5)CS拉高。
我们在读写的前面可以最好 读取下状态CMD13来检查状态位,判断上一次的命令是否传输完了
2、读步骤:
(1) 发送CMD17(单块)或CMD18(多块)读命令,返回0x00
(2) 接收数据开始令牌0xfe(或0xfc)+正式数据512Bytes + CRC校验2Bytes默认正式传输的数据长度是512Bytes,可用CMD16设置块长度。
3、写步骤:
(1) 发送CMD24(单块)或CMD25(多块)写命令,返回0x00
(2) 发送数据开始令牌0xfe(或0xfc)+正式数据512Bytes + CRC校验2Bytes
4、擦除步骤:
(1) 发送CMD32,跟一个参数来指定首个要擦除的起始地址(SD手册上说是块号)
(2) 发送CMD33,,指定最后的地址
(3) 发送CMD38,擦除指定区间的内容此3步顺序不能颠倒。最后说一下我的一点体会:SD卡就是一个存储器,只不过用命令的方式来进行操作,我们只要掌握了各条命令及操作方式,就可以灵活的操作SD卡了,另外我所了解的IC卡也是类似的原理,还有就是建议开始看MMC的协议,简单明了易懂些,有了对MMC卡的一些了解后看SD卡协议就容易多了。
SD卡命令共分为12类,分别为class0到class11,不同的SDd卡,主控根据其功能,支持不同的命令集 如下
Class0 :(卡的识别、初始化等基本命令集)CMD0:复位SD 卡.CMD1:读OCR寄存器.CMD9:读CSD寄存器.CMD10:读CID寄存器.CMD12:停止读多块时的数据传输CMD13:读 Card_Status 寄存器
Class2 (读卡命令集):CMD16:设置块的长度CMD17:读单块.CMD18:读多块,直至主机发送CMD12为止 .
Class4(写卡命令集) :CMD24:写单块.CMD25:写多块.CMD27:写CSD寄存器 .
Class5 (擦除卡命令集):CMD32:设置擦除块的起始地址.CMD33:设置擦除块的终止地址.CMD38: 擦除所选择的块.
Class6(写保护命令集):CMD28:设置写保护块的地址.CMD29:擦除写保护块的地址.CMD30: Ask the card for the status of the write protection bits
class7:卡的锁定,解锁功能命令集
class8:申请特定命令集 。
class10 -11 :保留
其中class1,class3,class9:SPI模式不支持