（1）SD卡的引脚定义：
SD卡SPI模式下与单片机的连接图： 注意：SPI模式时,这些信号需要在主机端用10~100K欧的电阻上拉。
SD卡支持两种总线方式：SD方式与SPI方式。
SD方式采用6线制，使用CLK、CMD、DAT0~DAT3进行数据通信。
SPI方式采用4线制，使用CS、CLK、DataIn、DataOut进行数据通信。
SD方式时的数据传输速度与SPI方式要快，采用单片机对SD卡进行读写时一般都采用SPI模式。采用不同的初始化方式可以使SD卡工作于SD方式或SPI方式。
（2） SPI方式驱动SD卡的方法
SD卡的SPI通信接口使其可以通过SPI通道进行数据读写。SPI接口的选用是在上电初始时向其写入第一个命令时进行的。
1）命令与数据传输
1. 命令传输
SD卡自身有完备的命令系统，以实现各项操作。命令格式如下：
（还未整理）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 ）
就是那个序号+0x40
const BYTE cmd0[5] = {0x40,0x00,0x00,0x00,0x00};就是0+0x40=0x40
const BYTE cmd55[5] = {0x77,0x00,0x00,0x00,0x00};就是55+0x40(十进制是64）=0x77
unsigned char CMD[] = {0x58,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF};
命令的传输过程采用发送应答机制，过程如下：
每一个命令都有自己命令应答格式。在SPI模式中定义了三种应答格式，如下表所示：
写命令的例程：
//---------------------------------------------------
向SD卡中写入命令，并返回回应的第二个字节
//---------------------------------------------------
unsigned char Write_Command_SD(unsigned char *CMD)
{
unsigned char tmp;
unsigned char retry=0;
unsigned char i;
SPI_CS=1; //禁止SD卡片选
Write_Byte_SD(0xFF); //发送8个时钟信号
SPI_CS=0; //使能SD卡片选 for (i=0;i<6;i++) //向SD卡发送6字节命令
{
Write_Byte_SD(*CMD++);
}
//获得16位的回应
Read_Byte_SD(); //read the first byte,ignore it.
do
{ //读取后8位
tmp = Read_Byte_SD();
retry++;
}
while((tmp==0xff)&&(retry<100));
return(tmp);
}
2）初始化
在初始化过程中，SPI的时钟不能太快，否则会造初始化失败。在初始化成功后，应尽量提高SPI的速率。在刚开始要先发送至少74个时钟信号，这是必须的。随后就是写入两个命令CMD0与CMD1，使SD卡进入SPI模式
初始化时序图：
初始化例程：
//------------------------------------------------
初始化SD卡到SPI模式
//------------------------------------------------
unsigned char SD_Init()
{
unsigned char retry,temp;
unsigned char i;
unsigned char CMD[] = {0x40,0x00,0x00,0x00,0x00,0x95};
SD_Port_Init(); //初始化驱动端口
Init_Flag=1; //将初始化标志置1
for (i=0;i<0x0f;i++)
{
Write_Byte_SD(0xff); //发送至少74个时钟信号
}
//向SD卡发送CMD0
retry=0;
do
{ //为了能够成功写入CMD0,在这里写200次
temp=Write_Command_SD(CMD);
retry++;
if(retry==200)
{ //超过200次
return(INIT_CMD0_ERROR);//CMD0 Error!
}
}
while(temp!=1); //回应01h，停止写入
//发送CMD1到SD卡
CMD[0] = 0x41; //CMD1
CMD[5] = 0xFF;
retry=0;
do
{ //为了能成功写入CMD1,写100次
temp=Write_Command_SD(CMD);
retry++;
if(retry==100)
{ //超过100次
return(INIT_CMD1_ERROR);//CMD1 Error!
}
}
while(temp!=0);//回应00h停止写入
Init_Flag=0; //初始化完毕，初始化标志清零
SPI_CS=1; //片选无效
return(0); //初始化成功
}
3）读取CID
CID寄存器存储了SD卡的标识码。每一个卡都有唯一的标识码。
CID寄存器长度为128位。它的寄存器结构如下：
它的读取时序如下：
与此时序相对应的程序如下：
//--------------------------------------------------------
读取SD卡的CID寄存器 16字节 成功返回0
//--------------------------------------------------------
unsigned char Read_CID_SD(unsigned char *Buffer)
{
//读取CID寄存器的命令
unsigned char CMD[] = {0x4A,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF};
unsigned char temp;
temp=SD_Read_Block(CMD,Buffer,16); //read 16 bytes
return(temp);
}
4）读取CSD
CSD（Card-Specific Data）寄存器提供了读写SD卡的一些信息。其中的一些单元可以由用户重新编程。具体的CSD结构如下：
读取CSD 的时序：
相应的程序例程如下：
//----------------------------------------------------
读SD卡的CSD寄存器 共16字节 返回0说明读取成功
//----------------------------------------------------
unsigned char Read_CSD_SD(unsigned char *Buffer)
{
//读取CSD寄存器的命令
unsigned char CMD[] = {0x49,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF};
unsigned char temp;
temp=SD_Read_Block(CMD,Buffer,16); //read 16 bytes
return(temp);
}
4）读取SD卡信息
综合上面对CID与CSD寄存器的读取，可以知道很多关于SD卡的信息，以下程序可以获取这些信息。如下：
//----------------------------------------------------------
//返回
// SD卡的容量，单位为M
// sector count and multiplier MB are in
u08 == C_SIZE / (2^(9-C_SIZE_MULT))
// SD卡的名称
//------------------------------------------------------------
void SD_get_volume_info()
{
unsigned char i;
unsigned char c_temp[5];
VOLUME_INFO_TYPE SD_volume_Info,*vinf;
vinf=&SD_volume_Info; //Init the pointoer;
/读取CSD寄存器
Read_CSD_SD(sectorBuffer.dat);
//获取总扇区数
vinf->sector_count = sectorBuffer.dat[6] & 0x03;
vinf->sector_count <<= 8;
vinf->sector_count += sectorBuffer.dat[7];
vinf->sector_count <<= 2;
vinf->sector_count += (sectorBuffer.dat[8] & 0xc0) >> 6;
// 获取multiplier
vinf->sector_multiply = sectorBuffer.dat[9] & 0x03;
vinf->sector_multiply <<= 1;
vinf->sector_multiply += (sectorBuffer.dat[10] & 0x80) >> 7;
//获取SD卡的容量
vinf->size_MB = vinf->sector_count >> (9-vinf->sector_multiply);
// get the name of the card
Read_CID_SD(sectorBuffer.dat);
vinf->name[0] = sectorBuffer.dat[3];
vinf->name[1] = sectorBuffer.dat[4];
vinf->name[2] = sectorBuffer.dat[5];
vinf->name[3] = sectorBuffer.dat[6];
vinf->name[4] = sectorBuffer.dat[7];
vinf->name[5] = 0x00; //end flag
}
以上程序将信息装载到一个结构体中，这个结构体的定义如下：
typedef struct SD_VOLUME_INFO
{ //SD/SD Card info
unsigned int size_MB;
unsigned char sector_multiply;
unsigned int sector_count;
unsigned char name[6];
} VOLUME_INFO_TYPE;
5） 扇区读
扇区读是对SD卡驱动的目的之一。SD卡的每一个扇区中有512个字节，一次扇区读操作将把某一个扇区内的512个字节全部读出。过程很简单，先写入命令，在得到相应的回应后，开始数据读取。
扇区读的时序：
扇区读的程序例程：
unsigned char SD_Read_Sector(unsigned long sector,unsigned char *buffer)
{
unsigned char retry;
//命令16
unsigned char CMD[] = {0x51,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF};
unsigned char temp;
//地址变换 由逻辑块地址转为字节地址
sector = sector << 9; //sector = sector * 512
CMD[1] = ((sector & 0xFF000000) >>24 );
CMD[2] = ((sector & 0x00FF0000) >>16 );
CMD[3] = ((sector & 0x0000FF00) >>8 );
//将命令16写入SD卡
retry=0;
do
{ //为了保证写入命令 一共写100次
temp=Write_Command_MMC(CMD);
retry++;
if(retry==100)
{
return(READ_BLOCK_ERROR); //block write Error!
}
}
while(temp!=0);
//Read Start Byte form MMC/SD-Card (FEh/Start Byte)
//Now data is ready,you can read it out.
while (Read_Byte_MMC() != 0xfe);
readPos=0;
SD_get_data(512,buffer) ; //512字节被读出到buffer中
return 0;
}
其中SD_get_data函数如下：
//----------------------------------------------------------------------------
获取数据到buffer中
//----------------------------------------------------------------------------
void SD_get_data(unsigned int Bytes,unsigned char *buffer)
{
unsigned int j;
for (j=0;j<Bytes;j++)
*buffer++ = Read_Byte_SD();
}
6） 扇区写
扇区写是SD卡驱动的另一目的。每次扇区写操作将向SD卡的某个扇区中写入512个字节。过程与扇区读相似，只是数据的方向相反与写入命令不同而已。
扇区写的时序：
扇区写的程序例程：
//---------------------------------------------------------
写512个字节到SD卡的某一个扇区中去 返回0说明写入成功
//---------------------------------------------------------
unsigned char SD_write_sector(unsigned long addr,unsigned char *Buffer)
{
unsigned char tmp,retry;
unsigned int i;
//, 命令24
unsigned char CMD[] = {0x58,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF};
addr = addr << 9; //addr = addr * 512
CMD[1] = ((addr & 0xFF000000) >>24 );
CMD[2] = ((addr & 0x00FF0000) >>16 );
CMD[3] = ((addr & 0x0000FF00) >>8 );
//写命令24到SD卡中去
retry=0;
do
{ //为了可靠写入，写100次
tmp=Write_Command_SD(CMD);
retry++;
if(retry==100)
{
return(tmp); //send commamd Error!
}
}
while(tmp!=0);
//在写之前先产生100个时钟信号
for (i=0;i<100;i++)
{
Read_Byte_SD();
}
//写入开始字节
Write_Byte_MMC(0xFE);
//现在可以写入512个字节
for (i=0;i<512;i++)
{
Write_Byte_MMC(*Buffer++);
}
//CRC-Byte
Write_Byte_MMC(0xFF); //Dummy CRC
Write_Byte_MMC(0xFF); //CRC Code
tmp=Read_Byte_MMC(); // read response
if((tmp & 0x1F)!=0x05) // 写入的512个字节是未被接受
{
SPI_CS=1;
return(WRITE_BLOCK_ERROR); //Error!
}
//等到SD卡不忙为止
//因为数据被接受后，SD卡在向储存阵列中编程数据
while (Read_Byte_MMC()!=0xff){};
//禁止SD卡
SPI_CS=1;
return(0);//写入成功
}
单片机采用STC89LE单片机（SD卡的初始化电压为2.0V~3.6V，操作电压为3.1V~3.5V，因此不能用5V单片机，或进行分压处理），工作于22.1184M的时钟下。
附：SPI，是英语Serial Peripheral Interface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，由ss(cs)、sck、sdi、sdo构成。
上升沿发送、下降沿接收、高位先发送。
上升沿到来的时候，sdo上的电平将被发送到从设备的寄存器中。
下降沿到来的时候，sdi上的电平将被接收到主设备的寄存器中。