SD卡的读写(SD模式和SPI模式)

一、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。从应用的角度来看，采用 SPI 接口的好处在于，很多单片机内部自带 SPI 控制器，不光给开发上带来方便，同时也见降低了开发成本。然而，它也有不好的地方，如失去了 SD 卡的性能优势，要解决这一问题，就要用 SD 方式，因为它提供更大的总线数据带宽。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。以下介绍 SD 卡的驱动方法，只实现简单的扇区读写。

        为了使SD卡初始化进入SPI模式，我们需要使用的命令有3个CMD0,CMD55，ACMD41（使用ACMD类的指令前应先发CMD55，CMD55起到一个切换到ACMD类命令的作用

        为什么在使用CMD0以后不使用CMD1？CMD1是MMC卡使用的指令。我们上电或者发送CMD0后，应该首先发送CMD55+ACMD41确认是否有回应，如果有回应则为SD卡，如果等回应超时，则可能是MMC卡，再发CMD1确认。

二、SD卡调试步骤：

        1.上电时要延时足够长的时间给SD卡一个准备的过程，SD卡初始化第一步发送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，否则可能会出现SD卡不能初始化的问题。那么为什么要74个CLK呢？因为在上电初期，电压的上升过程据SD卡组织的计算约合64个CLK周期才能到达SD卡的正常工作电压他们管这个叫做Supply ramp up time，其后的10个CLK是为了与SD卡同步，之后开始CMD0的操作，严格按照此项操作，一定没有问题。

        2.SD卡发送CMD0命令，返回状态为0x01，则复位成功。

        3.SD卡发送复位命令CMD0后，要发送版本查询命令CMD8，返回状态一般分为两种，若返回0x01，表示此SD卡接收CMD8，也就是说SD卡支持版本2；若返回0x05则表示SD卡支持版本1.

        4.理论上要求发送CMD58获得SD卡电压参数，但实际上都实现知道SD卡的工作电压是3.3v，所以可以省略这一步。

        5.发送CMD55命令，返回0x01，起到转换的作用。

        6.再发送ACMD41，等待返回0x00，则表示完成初始化。这里要说的是如果最后的回应内容还是0x01的话，可以循环发送CMD55+ACMD41，直到回应的内容0x00

三、SD卡操作命令作步骤:

1.读步骤：

        发送CMD17（单块）或CMD18（多块）读命令，返回0x00

        接收数据开始令牌0xfe（或0xfc）+正式数据512B+CRC校验2B

2.写步骤：

        发送CMD24（单块）或CMD25（多块）写命令，返回0x00.

        发送数据开始令牌0xfe（或0xfc）+正式数据512B+CRC校验2B

3.擦除步骤：

        发送CMD32，跟一个参数来指定首个要擦除的起始地址

        发送CMD33，指定最后的地址

        发送CMD38，擦除指定区间的内容。

        向SD卡写入一个CMD或者ACMD指令的过程是这样的：

        1.首先使CS为低电平，SD卡使能；其次在SD卡的Din写入指令；写入指令后还要附加8个填充时钟，是SD卡完成内部操作；之后在SD卡的Dout上接受回应；回应接受完毕使CS为低电平，再附加8个填充时钟。

        2.在SD卡的Din没有数据写入时，应使Din保持高电平。

四、一些常用的指令格式：

CMD0：0x40,0x00,0x00,0x00,0x00,0x95 

CMD8：0x48,0x00,0x00,0x01,0xaa,0x87 

CMD55:0x77,0x00,0x00,0x00,0x00,0xff 0x77=0x40+0x37(55的16进制表示) ACMD41:0x69,0x40,0x00,0x00,0x00,0xff

CMD58:0x7a,0x00,0x00,0x00,0x00,0xff

ACMD41属于附加命令，发送起来要麻烦一些，必须提前通知SD卡下一条要发送的命令为ACMD，这个通知就是CMD55，它的4字节参数都为0即可。

五、SD卡的命令格式：

        每一个命令的长度都是固定的6个字节，前1个字节的值=命令号+0x40；中间4个字节为参数，不同的命令参数格式都不相同，但参数最多为4个字节；最后1个字节是CRC校验码和1位固定结束位‘1’。这里需要说明一下0x40的意思，任何命令都有一个固定的起始格式，即先0后1，这是固定的命令起始标志，前两个字节的二进制码就是：01xx xxxx SD 卡所有的命令都是由 48 个数据位组成的，其结构如表 2 所示。

        需要特殊说明的是CRC的问题，这是一种检验错误的方法，具体问题度娘说的还算明白，在SPI模式中，CRC校验默认是关闭的，也就是说这7位必须要发，但是SD卡会在读到CRC以后自动忽略它，所以全部发1就可以。例外的是，CMD0，CMD8这两个命令发送的时候SD卡还没有进入SPI模式，也就是说CRC校验在这个时候还是启用状态，因此这两个命令的CRC效验码必须要写正确，SD卡才会执行命令，否在在返回值R1中就会有相应的错误标志位提示开发人员CRC校验码错误。 

六、SD卡读取与写入(SPI模式)

1、发送CMD17；

2、接收卡响应R1；

3、接收数据起始令牌0XFE；

4、接收数据；

5、接收2个字节的CRC，如果不使用CRC，这两个字节在读取后可以丢掉。

6、禁止片选之后，发多8个CLK；

以上就是一个典型的读取SD卡数据过程。

七、SD卡的写于读数据差不多，写数据通过CMD24来实现，具体过程如下：

1、发送CMD24;

2、接收卡响应R1；

3、发送写数据起始令牌0XFE；

4、发送数据；

5、发送2字节的伪CRC；

6、禁止片选之后，发多8个CLK；

以上就是一个典型的写SD卡过程。

八、SD卡操作命令作步骤:

1.读步骤：

发送CMD17（单块）或CMD18（多块）读命令，返回0x00

接收数据开始令牌0xfe（或0xfc）+正式数据512B+CRC校验2B

2.写步骤：

发送CMD24（单块）或CMD25（多块）写命令，返回0x00.

发送数据开始令牌0xfe（或0xfc）+正式数据512B+CRC校验2B

3.擦除步骤：

发送CMD32，跟一个参数来指定首个要擦除的起始地址

发送CMD33，指定最后的地址

发送CMD38，擦除指定区间的内容。

九、ACMD指令

ACMD指令是SD卡中的应用命令（Application Command）。ACMD指令是通过CMD55命令激活的，用于执行与SD卡应用相关的操作。ACMD指令与CMD指令的区别在于，ACMD指令需要先发送CMD55命令，然后再发送对应的ACMD指令。

以下是一些常用的ACMD指令：

1. ACMD6：设置SD卡的默认工作模式，可以选择高速模式或默认速度模式。

2. ACMD13：发送SD卡状态，用于获取SD卡的状态信息。

3. ACMD22：发送发送指定扇区的写保护状态，用于查询指定扇区是否被写保护。

4. ACMD23：设置或清除指定扇区的写保护状态，用于设置或取消指定扇区的写保护。

5. ACMD41：初始化SD卡，用于初始化SD卡并获取SD卡的OCR（Operation Condition Register）寄存器的值。

6. ACMD42：设置或清除SD卡的写保护状态，用于设置或取消SD卡的写保护。

7. ACMD51：读取SD卡的SCR（SD Configuration Register），用于获取SD卡的配置信息。

这些ACMD指令是与SD卡应用相关的命令，通过发送CMD55命令后再发送对应的ACMD指令，可以执行与SD卡应用相关的操作，例如初始化SD卡、获取状态信息、设置写保护状态等。具体的应用中，可以根据需要使用这些指令来执行相应的操作。

十、CMD指令

SD卡的CMD指令是一组用于与SD卡进行交互和控制的命令。以下是一些常用的SD卡CMD指令：

1. CMD0：进入IDLE状态，用于初始化SD卡。

2. CMD8：发送SD卡接口条件，用于检查SD卡是否支持特定的电压和功能。

3. CMD9：读取SD卡的CSD（Card Specific Data）寄存器，用于获取SD卡的参数信息。

4. CMD16：设置SD卡的块大小，用于指定读写操作的块大小。

5. CMD17：读取指定扇区的数据，用于从SD卡中读取数据。

6. CMD18：连续读取数据块，用于从SD卡中连续读取数据。

7. CMD24：写入指定扇区的数据，用于向SD卡中写入数据。

8. CMD25：连续写入数据块，用于向SD卡中连续写入数据。

9. CMD32：设置SD卡的起始扇区，用于指定写入数据的起始位置。

10. CMD33：设置SD卡的结束扇区，用于指定写入数据的结束位置。

11. CMD38：擦除指定扇区，用于将指定扇区的数据擦除。

12. CMD55：发送应用特定命令之前的准备命令。

13. CMD58：读取OCR（Operation Condition Register）寄存器，用于获取SD卡的操作特性。

这些CMD指令是通过SPI或SD模式与SD卡进行通信和控制的基本命令。在具体的应用中，可以根据需要使用这些指令来操作SD卡进行读写数据等操作。