SD卡—雷龙 SD NAND

一、SD卡介绍

1.基本介绍

本质：nand flash + 控制芯片

1.SD卡，Secure Digital Card，称为安全数字卡（安全数码卡）。SD卡系列主要有三种：SD卡(full size)、MiniSD卡和MicroSD卡。

2.特点：1.容量大 2.高安全性 3.体积小 4.传输速度快 5.接口简单

32GB SD卡实际容量：32 * 10003 / (1024) 3 ≈ 29GB

3.SD卡存储容量等级分为四个：

注意：STM32默认最大支持32GB SD卡注意：STM32默认最大支持32GB SD卡

SDSC（Secure Digital Standard Capacity）

SDHC（Secure Digital High Capacity ）

SDXC（Secure Digital eXtended Capacity ）

SDUC（Secure Digital Ultra Capacity）

假如对SD卡的操作跟EEPROM或者NOR FLASH操作一样，读写数据并验证数据的正确性，不需要FAT文件系统。

SD卡经常被用在Window操作系统上存取数据，就得使用操作系统支持的FAT或exFAT文件系统。

4.SD卡速度等级分为：Speed Class、UHS Speed Class和Video Speed Class

5.SD卡驱动方式

微处理器对SD卡进行操作，可通过SPI接口、SDIO接口。不同接口，SD卡引脚功能不一样。

SD卡引脚定义:

SDIO接口通信线：CLK/CMD/DAT0~3（六根线）

CLK：时钟线，由SDIO主机产生，由STM32微控制器SDIO外设输出

CMD：命令线，SDIO主机通过该线发送命令控制SD卡，（若命令要求SD卡响应，SD卡也是通过该线传输响应信息。）

DAT0~3：数据线，用于接收或发送数据；SD卡可将DAT0拉低表示处于忙状态（注意：SPI接口的MISO也有该特性）

SPI接口通信线：CS/CLK/MOSI/MISO（四根线）关于通信线的说明，参考SPI协议说明

2.SD卡寄存器

SD卡有8个寄存器，但不能直接进行读写操作，需要通过命令来控制。SD卡协议定义了一些命令用于实现某一特定功能，SD卡根据收到的命令要求对内部寄存器进行修改。

2.1OCR寄存器

2.2CSD寄存器

2.4SCR寄存器

二、TF卡与SD卡区别

TF卡和SD卡都是存储卡，用于存储数据。它们之间的主要区别在于尺寸和兼容性：

尺寸：

TF卡：也称为microSD卡，尺寸较小，尺寸约为15mm x 11mm x 1mm，适合用于手机、数码相机、平板电脑等便携设备。

SD卡：全称为Secure Digital卡，尺寸较大，通常为32mm x 24mm x 2.1mm，适用于相机、摄像机、笔记本电脑等设备。

兼容性：

TF卡：需要适配器（卡套）才能在支持SD卡的设备上使用，适配器可以将microSD卡转换成标准SD卡的大小。

SD卡：可以直接在支持SD卡的设备上使用，无需适配器。

速度等级：

两者都有不同的速度等级，如Class 2、Class 4、Class 6、Class 10、UHS-I、UHS-II、UHS-III等，速度等级越高，读写速度越快。不过，TF卡和SD卡的速度等级标准是相同的。

容量：

两者都提供多种容量选择，从几GB到1TB或更高。不过，由于TF卡的体积更小，相同容量下，TF卡的存储密度更高。

应用场景：

TF卡：由于体积小，更适合便携设备，如智能手机、无人机等。

SD卡：由于体积大，更适合需要更大存储容量和更快传输速度的设备，如专业相机、摄像机等。

价格：

通常情况下，相同容量和速度等级的TF卡和SD卡价格相差不大，但可能会因为品牌、速度等级和市场供需等因素有所不同。

TF卡只比SD卡少了一个电源引脚VSS2，其他引脚功能类似。SD卡和TF卡只有引脚和形状大小不同，内部结构类似，操作时序完全相同，可用完全相同的代码驱动

三、SDIO模式

1.SD卡常用命令介绍

SD总线上的通信基于命令和数据位流传输。

命令：应用相关命令(ACMD)和通用命令(CMD)，通过命令线CMD传输，固定长度48位

响应：SD卡接收到命令，会有一个响应，用来反应SD卡状态。有2种响应类型：短响应(48位，格式与命令一样)和长响应(136位)。

数据：主机发送的数据 / SD发送的数据。SD数据是以块(Block)形式传输，SDHC卡数据块长度一般为512字节。数据块需要CRC保证数据传输成功。

SD卡命令格式

SD卡的命令格式由6个字节组成，发送数据时高位在前，SD卡的写入命令格式如下：

Byte1：命令字的第一个字节为命令号（如CMD0、CMD1等），格式为“0 1 x x x x x x”

Byte2~Byte5：命令参数，有些命令参数是保留位，没有定义参数的内容，保留位应设置为0

Byte6：用于校验命令传输内容正确性，前7位为CRC(循环冗余校验)校验位，最后一位为停止位0

注意：使用SDIO接口驱动，CRC7校验值必须正确；而SPI接口驱动，CRC7校验默认关闭，即伪CRC

SD卡响应

SD卡和单片机的通信采用发送应答机制。每发送一个命令，SD卡都会给出一个应答，以告知主机该命令的执行情况，或者返回主机需要获取的数据。使用SDIO接口时，响应通过CMD线传输。

SD卡响应因使用接口不同，格式也不同。响应具体有R1、R1b、R2、R3、R7。响应内容大小可以分为短响应48bit和长响应136bit。

R1响应：如果有传输到卡的数据，那么在数据线0有busy信号(R1b)

R2响应：CID寄存器内容作为CMD2和CMD10响应，CSD寄存器内容作为CMD9响应

R3响应：OCR寄存器的值作为ACMD41的响应

R6响应：专用于命令CMD3的响应(RCA响应)

R7响应：专用于命令CMD8的响应，返回卡支持电压范围和检测模式

2.SD卡操作步骤介绍

1.SD卡的操作模式

在SD卡系统(主机和SD卡)定义了两种操作模式：卡识别模式和数据传输模式。

系统复位后，主机和SD卡都处于卡识别模式，主机在总线上找设备；当SD卡被主机识别后，SD卡进入到数据传输模式，而主机在总线上所有卡都被识别后也进入数据传输模式。

四、SPI模式

1.SD卡常用命令介绍

SD卡的通信基于命令和数据位流传输。

命令：应用相关命令(ACMD)和通用命令(CMD)，通过命令线DataIn传输，固定长度48位。

响应：SD卡接收到命令，都会有一个响应，用来反应SD卡状态。

数据：主机发送的数据 / SD卡发送的数据。SD卡数据是以块(Block)形式传输，SDHC卡数据块长度一般为512字节。数据块需要CRC保证数据传输成功。

SD卡命令格式

SD卡的命令格式由6个字节组成，发送数据时高位在前，SD卡的写入命令格式如下：

Byte1：命令字的第一个字节为命令号（如CMD0、CMD1等），格式为“0 1 x x x x x x”

Byte2~Byte5：命令参数，有些命令参数是保留位，没有定义参数的内容，保留位应设置为0

Byte6：用于校验命令传输内容正确性，前7位为CRC(循环冗余校验)校验位，最后一位为停止位0

注意：在SPI模式下，CRC必须发，但SD卡会读到CRC时会自动忽略它，校验位全设为1即可。

SDIO模式和SPI模式，可使用的命令和特定类支持的命令有所不同。

SD卡常用命令

SD响应

SD卡和单片机的通信采用发送应答机制。

每发送一个命令，SD卡都会给出一个应答，以告知主机该命令的执行情况，或者返回主机需要获取的数据。使用SPI接口时，通过MISO传输。

SD卡响应因使用接口不同，格式也不同。响应具体有R1、R1b、R2、R3、R7。

R1响应格式：

2.SD卡操作步骤介绍

SPI模式下 SD卡初始化

SD卡单块数据块读取流程

五、雷龙 SD NAND

前段时间有幸免费得到了雷龙出品的贴片式的TF卡的芯片及转接板，两片贴片式nand芯片＋一个转接板，一种一个已让官方焊接完好；

通过转接板，可以将CS SD NAND(贴片式TF卡)转变为常见的TF卡，利用读卡器插入电脑中当作存储设备使用。

产品图：

从获得的相关资料看，雷龙出品的贴片式芯片分为两类，即BOW型和AOW型，其中BOW型为第一代产品，属商业级；AOW型则是第二代产品，属工业级或接近工业级。

详细信息参见下表所示：

本次收到的具体型号是CSNP32GCR01-AOW

使用pSLC技术，拥有高容量的同时兼具SLC的特性，不用写驱动程序自带坏块管理的NAND Flash（贴片式TF卡），尺寸小巧，简单易用，兼容性强，稳定可靠，固件可定制，LGA-8封装，标准SDIO接口，兼容SPI，兼容拔插式TF卡/SD卡，可替代普通TF卡/SD卡，尺寸6.2x8mm，内置平均读写算法，通过1万次随机掉电测试，耐高低温，机贴手贴都非常方便，速度级别Class10，标准的SD 2.0协议使得用户可以直接移植标准驱动代码，省去了驱动代码编程环节。支持TF卡启动的SOC都可以用SD NAND，提供STM32参考例程及原厂技术支持，容量：2GB，比TF卡稳定，比eMMC易用。

可以看到，雷龙CS SD NAND要远远比TF卡小。

芯片相关封装尺寸

芯片各引脚的功能及用途如图所示，由此可知该芯片能支持两种读写方式，即SD模式和SPI模式。

在使用时，它有2种工作模式，即默认模式和高速模式，其工作时序如图所示：

默认模式：

高速模式：

官方参考设计：

实际使用测试：

1.插到电脑上当作大容量存储介质使用：我们看一下实际传输速度

可以看到平均速度在18.6MB/S附近

2.MP3播放器

随着多媒体技术的发展，各种媒体对存储容量的要求也显著地在增加，为此就需要TF卡这类小巧的介质来存放数据。

以MP3播放模块为例，它只有硬币的大小，在连接扬声器的情况下就可实现音乐播放的功能。而其播放的音乐数据则是存放在TF卡这类存储介质上。

用雷龙的存储芯片，一样可得到灵活地播放效果，其电路连接如图所示。在使用串口通信的情况下，以相应的指令就可使其播放出指定的音乐。

深圳雷龙发展官方 http://www.longsto.com/

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审核编辑 黄宇