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SD卡協(xié)議學(xué)習點(diǎn)滴
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  SD卡有所謂操作模式(operation mode)的概念,每種操作模式又具體對應一種或多種狀態(tài),主機通過(guò)發(fā)送命令可以使SD卡在不同的狀態(tài)間轉換,SD卡則接受命令,并根據自己現在所處狀態(tài)做出不同的響應。
  系統上電時(shí)刻或者搜尋SD卡時(shí),SD卡控制器應該處于SD卡識別模式;SD卡在剛接入系統時(shí)刻也處于這種模式,并且處于此模式下的Idle狀態(tài)。
  SD卡識別模式:在這種模式下,控制器會(huì )檢驗SD卡的工作電壓范圍,識別SD卡類(lèi)型,并要求它們發(fā)送各自的相對地址(Relative Card Address);這些操作在SD卡各自的CMD線(xiàn)上進(jìn)行。所有的操作均使用默認的 SD卡識別時(shí)鐘頻率(identification clock rate)
  SD卡復位:發(fā)送GO_IDLE_STATE(CMD0)到SD卡后,除處于非活動(dòng)狀態(tài)(Inactive state)之外的SD卡都會(huì )進(jìn)入空閑狀態(tài)(Idle state);在Idle狀態(tài),SD卡的CMD線(xiàn)處于輸入模式,默認相對地址為0x0000,默認驅動(dòng)寄存器設定為低速度,大驅動(dòng)電流能力。
  工作條件檢測
  在控制器和SD卡進(jìn)行任何通信之前,控制器不清楚SD卡支持的工作電壓范圍,故而控制器使用默認的電壓發(fā)送一條reset指令(CMD0),緊跟著(zhù)的CMD8指令,用于取得SD卡支持工作電壓范圍數據。SD卡通過(guò)檢測CMD8的參數部分來(lái)檢查控制器使用的工作電壓,控制器通過(guò)分析回傳的CMD8參數部分來(lái)校驗SD卡是否可以在所給電壓下工作。如果SD卡可以在指定電壓下工作,則它回送CMD8的命令響應字,其中包含check voltage, check pattern。如果SD卡不支持所給電壓,則SD卡不會(huì )給出任何響應信息,并繼續處于Idle狀態(tài)。在PLV2.0(physical layer version2.0)下,在一次執行ACMD41之前,執行CMD8指令,用以初始化SDHC卡,SDHC卡根據是否接收到CMD8指令來(lái)鑒別控制器是否支持PLV2.0協(xié)議。使用低電壓的控制器也在A(yíng)CMD41命令之前發(fā)送CMD8,避免可以工作在兩種電壓模式下的SD卡因為沒(méi)有接收到CMD8, 而默認工作在高電壓環(huán)境下,被誤認為是只支持高電壓工作模式。 
  SD_SEND_OP_COND(ACMD41)命令的目的是給予SD卡控制器一個(gè)識別SD卡是否可以在所給Vdd范圍下工作的機制,如果SD卡無(wú)法在指定Vdd范圍內工作,則它會(huì )進(jìn)入非活動(dòng)狀態(tài)(Inactive state)。要注意的是,ACMD41是應用相關(guān)型命令,因而,每次發(fā)出的ACMD41命令都緊跟在一條APP_CMD(CMD55)命令之后。在空閑態(tài)(Idle State)下使用的CMD55命令使用默認的卡相對地址(RCA)0x0000。
  每次控制器發(fā)送CMD0復位SD卡后,都要重新進(jìn)行系列初始化操作(CMD8,ACMD41...)。
  如果ACMD41指令的OCR比特位為0,控制器可以查詢(xún)各個(gè)SD卡,并決定它們共同的工作電壓范圍。在作為查詢(xún)的ACMD41指令發(fā)送之后,SD卡并不會(huì )開(kāi)始初始化過(guò)程,直到控制器重新發(fā)送一條ACMD41指令。
  SD卡初始化和識別過(guò)程:
  在CMD8命令發(fā)送之后的ACMD41指令其功能有所擴展,在參數里多了HCS部分,在響應里面多了CCS(Card Capacity Status)部分。HCS參數會(huì )被不響應CMD8命令的SD卡所拋棄??刂破飨虿豁憫狢MD8的卡發(fā)送ACMD41指令時(shí),HCS位應該設置為零0。如果向SDHC卡發(fā)送HCS位為0的ACMD41命令,SDHC卡返回的響應,其busy標識位永遠為0,代表忙狀態(tài)。HCS標識位用來(lái)表明SD卡是否已經(jīng)完成初始化,如果未完成,HCS為零,否則為1,如果HCS為0,控制器會(huì )重復發(fā)送ACMD41指令,SD卡只檢查一次接收到的ACMD41指令的HCS位。
  響應CMD8的SD卡發(fā)送的對于A(yíng)CMD41指令響應會(huì )包含CCS部分,控制器只檢查HCS標志位為1的響應所包含的CCS位。CCS=1表明其為SDHC卡,否則為標準SD卡。
  控制器隨后發(fā)送ALL_SEND_CID(CMD2)命令,查詢(xún)各個(gè)卡的CID(unique card identification)值,還沒(méi)有被識別的SD卡(處于Ready狀態(tài))會(huì )發(fā)送CID值作為響應,發(fā)送完CID值之后,SD卡進(jìn)入識別狀態(tài)(Identification state),然后控制器發(fā)送CMD3(SEND_RELATIVE_ADDR)命令,要求各個(gè)SD卡發(fā)送一個(gè)新的相對地址(RCA),RCA在之后的數據傳輸模式中用于尋址。RCA發(fā)送完之后。SD卡進(jìn)入Stand-by狀態(tài),在這個(gè)狀態(tài),如果控制器想要給SD卡分配一個(gè)新的RCA,它可以發(fā)送另一條CMD3命令給SD卡。一后發(fā)布的RCA為SD卡的真實(shí)RCA。
  數據傳輸模式:
  在SD卡識別模式結束之前,控制器使用的時(shí)鐘頻率均為Fod。在數據傳輸模式,控制器可能會(huì )使用Fpp頻率??刂破靼l(fā)送一條SSEND_CSD(CMD9)命令來(lái)獲取SD卡CSD寄存器(Card Specific Data)里面的描述值,譬如,塊長(cháng)度,卡容量信息等。廣播命令SET_DSR(CMD4)為各個(gè)已識別的SD卡配置驅動(dòng)階段(??)。它會(huì )向SD卡的DSR寄存器寫(xiě)入相關(guān)的信息??刂破鞯臅r(shí)鐘頻率也在這個(gè)時(shí)刻從Fod轉到Fpp。SET_DSR命令是可選的。
  CMD7命令用來(lái)選擇某個(gè)SD卡,使其進(jìn)入Transfer狀態(tài),在指定時(shí)間段內,只有一個(gè)卡能處于Transfer狀態(tài)。當某個(gè)先前被選中的處于Transfer狀態(tài)的SD卡接收到CMD7之后,會(huì )釋放與控制器的連接,并進(jìn)入Stand-by狀態(tài)。當CMD7使用保留地址0x0000時(shí),所有的SD卡都會(huì )進(jìn)入Stand-by狀態(tài)。
  數據傳輸模式下各個(gè)狀態(tài)的轉換關(guān)系總結如下:
  所有的數據讀命令都可以被停止命令(CMD12)在任意時(shí)刻終止。數據傳輸會(huì )終止,SD卡返回Transfer狀態(tài)。讀命令有:塊讀操作(CMD17)、多塊讀操作(CMD18)、發(fā)送寫(xiě)保護(CMD30)、發(fā)送scr(ACMD51)以及讀模式下的普通命令(CMD56)
  所有的數據寫(xiě)命令都可以被停止命令(CMD12)在任意時(shí)刻終止。寫(xiě)命令也會(huì )在取消選擇命令(CMD7)之前停止。寫(xiě)命令有:塊寫(xiě)操作(CMD24,CMD25)、編程命令(CMD27)、鎖定/解鎖命令(CMD42)以及寫(xiě)模式下的普通命令(CMD56)數據傳輸一旦完成,SD卡會(huì )退出數據寫(xiě)狀態(tài),進(jìn)入Programming狀態(tài)(傳輸成功)或者Transfer狀態(tài)(傳輸失?。┤绻麎K寫(xiě)操作被叫停,但是寫(xiě)操作包含的其長(cháng)度和CRC校驗是正確的話(huà),數據會(huì )被編程到SD卡(從緩存寫(xiě)入到Flash?)
  SD卡可能會(huì )提供緩存模式,意思是前次寫(xiě)入塊在編程到Flash的時(shí)刻,控制器可以接著(zhù)發(fā)送下一塊的數據當寫(xiě)緩存為滿(mǎn)時(shí)刻,并且SD卡處于Programming狀態(tài),DAT0會(huì )保持為低電平(BUSY),表明其為忙狀態(tài)
  寫(xiě)CSD,寫(xiě)保護,擦除這些操作沒(méi)有緩存的功能,當SD卡正在處理這些命令的時(shí)候,其余的數據傳輸命令會(huì )被忽略。當SD卡為忙,并且處于Programming狀態(tài)的時(shí)候,DAT0也會(huì )被SD卡拉低,在SD卡處于Programming狀態(tài)時(shí)候,不允許控制器發(fā)送設置參數命令。設置參數命令有:設置塊長(cháng)度(CMD16)、擦除塊開(kāi)始(CMD32)以及擦除塊結束(CMD33)
在SD卡編程時(shí)刻,讀命令也是不允許的當把另一個(gè)卡從Stand-by狀態(tài)轉換為T(mén)ransfer狀態(tài)的時(shí)候,正處于erase和Programming狀態(tài)的卡其操作不會(huì )終止,它會(huì )自動(dòng)進(jìn)入Disconnect狀態(tài),釋放數據線(xiàn)。
  處于Disconnect狀態(tài)的卡可以通過(guò)發(fā)送CMD7命令使其脫離此狀態(tài),并進(jìn)入Programming狀態(tài),并重新激活標識符復位SD卡(使用CMD0或者CMD15)會(huì )終止任何等待中或正在進(jìn)行的Programming操作。這可能會(huì )損毀SD卡的數據CMD34-37 CMD50,CMD57保留。

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    SD卡協(xié)議學(xué)習點(diǎn)滴


      SD卡有所謂操作模式(operation mode)的概念,每種操作模式又具體對應一種或多種狀態(tài),主機通過(guò)發(fā)送命令可以使SD卡在不同的狀態(tài)間轉換,SD卡則接受命令,并根據自己現在所處狀態(tài)做出不同的響應。
      系統上電時(shí)刻或者搜尋SD卡時(shí),SD卡控制器應該處于SD卡識別模式;SD卡在剛接入系統時(shí)刻也處于這種模式,并且處于此模式下的Idle狀態(tài)。
      SD卡識別模式:在這種模式下,控制器會(huì )檢驗SD卡的工作電壓范圍,識別SD卡類(lèi)型,并要求它們發(fā)送各自的相對地址(Relative Card Address);這些操作在SD卡各自的CMD線(xiàn)上進(jìn)行。所有的操作均使用默認的 SD卡識別時(shí)鐘頻率(identification clock rate)
      SD卡復位:發(fā)送GO_IDLE_STATE(CMD0)到SD卡后,除處于非活動(dòng)狀態(tài)(Inactive state)之外的SD卡都會(huì )進(jìn)入空閑狀態(tài)(Idle state);在Idle狀態(tài),SD卡的CMD線(xiàn)處于輸入模式,默認相對地址為0x0000,默認驅動(dòng)寄存器設定為低速度,大驅動(dòng)電流能力。
      工作條件檢測
      在控制器和SD卡進(jìn)行任何通信之前,控制器不清楚SD卡支持的工作電壓范圍,故而控制器使用默認的電壓發(fā)送一條reset指令(CMD0),緊跟著(zhù)的CMD8指令,用于取得SD卡支持工作電壓范圍數據。SD卡通過(guò)檢測CMD8的參數部分來(lái)檢查控制器使用的工作電壓,控制器通過(guò)分析回傳的CMD8參數部分來(lái)校驗SD卡是否可以在所給電壓下工作。如果SD卡可以在指定電壓下工作,則它回送CMD8的命令響應字,其中包含check voltage, check pattern。如果SD卡不支持所給電壓,則SD卡不會(huì )給出任何響應信息,并繼續處于Idle狀態(tài)。在PLV2.0(physical layer version2.0)下,在一次執行ACMD41之前,執行CMD8指令,用以初始化SDHC卡,SDHC卡根據是否接收到CMD8指令來(lái)鑒別控制器是否支持PLV2.0協(xié)議。使用低電壓的控制器也在A(yíng)CMD41命令之前發(fā)送CMD8,避免可以工作在兩種電壓模式下的SD卡因為沒(méi)有接收到CMD8, 而默認工作在高電壓環(huán)境下,被誤認為是只支持高電壓工作模式。 
      SD_SEND_OP_COND(ACMD41)命令的目的是給予SD卡控制器一個(gè)識別SD卡是否可以在所給Vdd范圍下工作的機制,如果SD卡無(wú)法在指定Vdd范圍內工作,則它會(huì )進(jìn)入非活動(dòng)狀態(tài)(Inactive state)。要注意的是,ACMD41是應用相關(guān)型命令,因而,每次發(fā)出的ACMD41命令都緊跟在一條APP_CMD(CMD55)命令之后。在空閑態(tài)(Idle State)下使用的CMD55命令使用默認的卡相對地址(RCA)0x0000。
      每次控制器發(fā)送CMD0復位SD卡后,都要重新進(jìn)行系列初始化操作(CMD8,ACMD41...)。
      如果ACMD41指令的OCR比特位為0,控制器可以查詢(xún)各個(gè)SD卡,并決定它們共同的工作電壓范圍。在作為查詢(xún)的ACMD41指令發(fā)送之后,SD卡并不會(huì )開(kāi)始初始化過(guò)程,直到控制器重新發(fā)送一條ACMD41指令。
      SD卡初始化和識別過(guò)程:
      在CMD8命令發(fā)送之后的ACMD41指令其功能有所擴展,在參數里多了HCS部分,在響應里面多了CCS(Card Capacity Status)部分。HCS參數會(huì )被不響應CMD8命令的SD卡所拋棄??刂破飨虿豁憫狢MD8的卡發(fā)送ACMD41指令時(shí),HCS位應該設置為零0。如果向SDHC卡發(fā)送HCS位為0的ACMD41命令,SDHC卡返回的響應,其busy標識位永遠為0,代表忙狀態(tài)。HCS標識位用來(lái)表明SD卡是否已經(jīng)完成初始化,如果未完成,HCS為零,否則為1,如果HCS為0,控制器會(huì )重復發(fā)送ACMD41指令,SD卡只檢查一次接收到的ACMD41指令的HCS位。
      響應CMD8的SD卡發(fā)送的對于A(yíng)CMD41指令響應會(huì )包含CCS部分,控制器只檢查HCS標志位為1的響應所包含的CCS位。CCS=1表明其為SDHC卡,否則為標準SD卡。
      控制器隨后發(fā)送ALL_SEND_CID(CMD2)命令,查詢(xún)各個(gè)卡的CID(unique card identification)值,還沒(méi)有被識別的SD卡(處于Ready狀態(tài))會(huì )發(fā)送CID值作為響應,發(fā)送完CID值之后,SD卡進(jìn)入識別狀態(tài)(Identification state),然后控制器發(fā)送CMD3(SEND_RELATIVE_ADDR)命令,要求各個(gè)SD卡發(fā)送一個(gè)新的相對地址(RCA),RCA在之后的數據傳輸模式中用于尋址。RCA發(fā)送完之后。SD卡進(jìn)入Stand-by狀態(tài),在這個(gè)狀態(tài),如果控制器想要給SD卡分配一個(gè)新的RCA,它可以發(fā)送另一條CMD3命令給SD卡。一后發(fā)布的RCA為SD卡的真實(shí)RCA。
      數據傳輸模式:
      在SD卡識別模式結束之前,控制器使用的時(shí)鐘頻率均為Fod。在數據傳輸模式,控制器可能會(huì )使用Fpp頻率??刂破靼l(fā)送一條SSEND_CSD(CMD9)命令來(lái)獲取SD卡CSD寄存器(Card Specific Data)里面的描述值,譬如,塊長(cháng)度,卡容量信息等。廣播命令SET_DSR(CMD4)為各個(gè)已識別的SD卡配置驅動(dòng)階段(??)。它會(huì )向SD卡的DSR寄存器寫(xiě)入相關(guān)的信息??刂破鞯臅r(shí)鐘頻率也在這個(gè)時(shí)刻從Fod轉到Fpp。SET_DSR命令是可選的。
      CMD7命令用來(lái)選擇某個(gè)SD卡,使其進(jìn)入Transfer狀態(tài),在指定時(shí)間段內,只有一個(gè)卡能處于Transfer狀態(tài)。當某個(gè)先前被選中的處于Transfer狀態(tài)的SD卡接收到CMD7之后,會(huì )釋放與控制器的連接,并進(jìn)入Stand-by狀態(tài)。當CMD7使用保留地址0x0000時(shí),所有的SD卡都會(huì )進(jìn)入Stand-by狀態(tài)。
      數據傳輸模式下各個(gè)狀態(tài)的轉換關(guān)系總結如下:
      所有的數據讀命令都可以被停止命令(CMD12)在任意時(shí)刻終止。數據傳輸會(huì )終止,SD卡返回Transfer狀態(tài)。讀命令有:塊讀操作(CMD17)、多塊讀操作(CMD18)、發(fā)送寫(xiě)保護(CMD30)、發(fā)送scr(ACMD51)以及讀模式下的普通命令(CMD56)
      所有的數據寫(xiě)命令都可以被停止命令(CMD12)在任意時(shí)刻終止。寫(xiě)命令也會(huì )在取消選擇命令(CMD7)之前停止。寫(xiě)命令有:塊寫(xiě)操作(CMD24,CMD25)、編程命令(CMD27)、鎖定/解鎖命令(CMD42)以及寫(xiě)模式下的普通命令(CMD56)數據傳輸一旦完成,SD卡會(huì )退出數據寫(xiě)狀態(tài),進(jìn)入Programming狀態(tài)(傳輸成功)或者Transfer狀態(tài)(傳輸失?。┤绻麎K寫(xiě)操作被叫停,但是寫(xiě)操作包含的其長(cháng)度和CRC校驗是正確的話(huà),數據會(huì )被編程到SD卡(從緩存寫(xiě)入到Flash?)
      SD卡可能會(huì )提供緩存模式,意思是前次寫(xiě)入塊在編程到Flash的時(shí)刻,控制器可以接著(zhù)發(fā)送下一塊的數據當寫(xiě)緩存為滿(mǎn)時(shí)刻,并且SD卡處于Programming狀態(tài),DAT0會(huì )保持為低電平(BUSY),表明其為忙狀態(tài)
      寫(xiě)CSD,寫(xiě)保護,擦除這些操作沒(méi)有緩存的功能,當SD卡正在處理這些命令的時(shí)候,其余的數據傳輸命令會(huì )被忽略。當SD卡為忙,并且處于Programming狀態(tài)的時(shí)候,DAT0也會(huì )被SD卡拉低,在SD卡處于Programming狀態(tài)時(shí)候,不允許控制器發(fā)送設置參數命令。設置參數命令有:設置塊長(cháng)度(CMD16)、擦除塊開(kāi)始(CMD32)以及擦除塊結束(CMD33)
    在SD卡編程時(shí)刻,讀命令也是不允許的當把另一個(gè)卡從Stand-by狀態(tài)轉換為T(mén)ransfer狀態(tài)的時(shí)候,正處于erase和Programming狀態(tài)的卡其操作不會(huì )終止,它會(huì )自動(dòng)進(jìn)入Disconnect狀態(tài),釋放數據線(xiàn)。
      處于Disconnect狀態(tài)的卡可以通過(guò)發(fā)送CMD7命令使其脫離此狀態(tài),并進(jìn)入Programming狀態(tài),并重新激活標識符復位SD卡(使用CMD0或者CMD15)會(huì )終止任何等待中或正在進(jìn)行的Programming操作。這可能會(huì )損毀SD卡的數據CMD34-37 CMD50,CMD57保留。

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