SD卡系列之---SD初始化（SPI）

2023-11-19

SD卡分为SDIO模式与SPI模式，SDIO模式使用SD总线协议，使用4根数据线进行数据传输，SPI使用1收1发2根数据线数据传输，理论上SDIO模式会比SPI模式速度快4倍，但SDIO模式还牵扯到CRC校验位的计算，所以：如果使用CPU有限制的话不用太纠结选取哪个模式。这里只对SPI模式进行说明：

注：SD卡默认处于SD模式

一、接口连线：

接口连线给3张图吧，很直观：

二、SD卡命令说明

SD卡命令有6个字节构成：

字节1：指令标号，即 0----cmd0 注：该字节第7位始终为1，即每一个命令都需 |=0x40;

字节2，3，4，5：指令内容

字节6：指令校验位crc，spi模式不对其进行校验，可发送任意数值，一般选取0xff，但必须发送，不可省略

指令后为正确应答数据

CMD0: 0x40,0x00,0x00,0x00,0x00,0x95-------0x01

CMD1: 0x41,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01-------0x00

MMC卡使用CMD1命令初始化
CMD8： 0x48,0x00,0x00,0x01,0xAA,0x87-------0x01(SD2.0)

判断SD卡的版本，同时读取后续应答获知SD卡工作电压，一般为0x01aa，

即：支持2.7~3.6v工作电压
CMD16 0x50,0x00,0x00,0x02,0x00,0x01

设置扇区大小为512字节，同时验证初始化是否成功

注：设置时不可小于512字节，且为512整倍数
CMD55 0x77,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01

用于说明后一条指令为ACMD，即：CMD55+ACMD41配合进行使用
ACMD41(SD2.0) 0x69,0x40,0x00,0x00,0x00,0x01

用于检测SD卡是否初始化完成，针对2.0的SD卡
ACMD41(SD2.1) 0x69,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01

用于检测SD卡是否初始化完成，针对1.0的SD卡

CMD58 0x7A,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01

用于鉴别SD2.0卡类型 SDHC或普通SD卡

区别：扇区地址的寻址方式不同

SDHC为扇区块进行寻址

普通SD卡位字节地址寻址

注：MMC卡使用CMD1来进行初始化，而SD卡则使用CMD55+ACMD41来进行初始化

三、SD卡初始化步骤

设置SPI时钟为低速0~400khz-------------SD卡初始化只能在低速模式下进行
发送至少74个周期的时钟信号-------------建议适当多发送一些
发送SD卡命令CMD0-------------------------使SD卡切换至spi模式，进入IDLE状态
发送CMD8(SD2.0)----------------------------针对SD2.0进行鉴别同时读取后续4个字节返回值，判断其是否支持工作电压（例如：2.7~3.6v支持则为0x01aa）
1. 发送CMD55+ACMD41(SD2.0)-----检测初始化是否完成
2. 发送CMD58------------------------------对SD2.0版本进一步确认SD卡型号
发送CMD55+ACMD41(SD1.0)-------------检测返回值进行判断为SD1.0或MMC卡
1. 发送CMD55+ACMD41(SD1.0)------检测初始化是否完成
发送CMD1(MMC)------------------------------针对MMC卡进行初始化
发送CMD16--------------------------------------设置SD卡扇区大小（默认为512字节）
设置SPI时钟为高速，最大为25Mhz--------初始化完成

四、补充说明

关于CSD、OCR、CID寄存器的说明可自行百度，或参考SD协议。

不同型号SD卡可能略有不同，可调整各步骤执行次数可解决绝大部分问题（不知名SD卡除外，可能需要更多次数的指令发送）

以上所使用的命令并非SD卡全部命令，若有需要，请参考协议。

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