一、前言
SD 卡有兩個可選的通訊協議：SD 模式和 SPI模式 SD 模式是SD 卡標准的讀寫方式，但是在選用SD 模式時，往往需要選擇帶有SD 卡控制器接口的 MCU，或者必須加入額外的SD卡控制單元以支持SD 卡的讀寫 然而，大多數MCU都沒有集成SD 卡控制器接口，若選用SD 模式通訊就無形中增加了產品的硬件成本。在SD卡數據讀寫時間要求不是很嚴格的情況下， 選用 SPI模式可以說是一種最佳的解決方案 因為在 SPI模式下，通過四條線就可以完成所有的數據交換，並且目前市場上很多MCU都集成 有現成的SPI接口電路，采用 SPI模式對 SD卡進行讀寫操作可大大簡化硬件電路的設計
二、硬件電路實現
以NXP的LPC2210 ARM7MCU為例，下圖是周立功開發的實現板電路
這里，將LPC2210MCU的SPI0用於SD卡的控制和數據讀寫。對SPI0的兩個數據線加了上拉電阻以便於MMC卡兼容。
卡供電采用了可控方式，通過GPIO口控制MOS管對其進行供電。
卡檢測電路也使用GPIO口實現。通過讀GPIO口數據，檢查卡是否寫保護和完全插入。
具體內容可以參考周立功的說明書，百度文庫里邊有
三、SD卡物理接口
我們看到的SD卡一包如下所示，包含9個引腳和一個寫保護開關：
其引腳定義如下：
注：1. S：電源；I：輸入；O：推挽輸出；PP：推挽I/O。 2. 擴展的DAT線（DAT1 ~ DAT3）在上電后處於輸入狀態。它們在執行SET_BUS_WIDTH命令后作為DAT線操作。當不使用DAT1 ~ DAT3 線時，主機應使自己的DAT1~DAT3線處於輸入模式。這樣定義是為了與MMC卡保持兼容。
3. 上電后，這條線為帶 50KΩ上拉電阻的輸入線（可以用於檢測卡是否存在或選擇 SPI 模式） 。用戶可以在正常的數據傳輸中用 SET_CLR_CARD_DETECT（ACMD42）命令斷開上拉電阻的連接。MMC卡的該引腳在SD模式下為保留引腳，在SD模式下無任何作用。 4. MMC卡在SD模式下為：I/O/PP/OD。 5. MMC卡在SPI模式下為：I/PP。
四、對SD卡的控制流程
1、SD卡的SPI工作模式
SD 卡在上電初期自動進入SD 總線模式，在此模式下向 SD 卡發送復位命令CMD0 。如果SD卡在接收復位命令過程中CS低電平有效，則進入SPI模式，否則工作在SD 總線模式。
下邊是插入SD卡，並初始化為SPI模式的流程圖：（至於CMD××究竟是什么樣的命令，本文最后會附上）
在復位成功之后可以通過CMD55和ACMD41 判斷當前電壓是否在工作范圍內 主機還可以繼續通過CMD10讀取SD 卡的CID寄存器，通過CMD16 設置數據 Block長度，通過CMD9 讀取卡的 CSD寄存器 從CSD 寄存器中，主機可獲知卡容量，支持的命令集等重要參數。
2、數據塊的讀寫
完成SD 卡的初始化之后即可進行它的讀寫操作 SD卡的讀寫操作都是通過發送 SD 卡命令完成的SPI總線模式支持單塊（CMD24）和多塊（CMD25）寫操作，多塊操作是指從指定位置開始寫下去，直到SD 卡收到一個停止命令CMD12才停止 單塊寫操作的數據塊長度只能是512 字節 單塊寫入時，命令為CMD24，當應答為0時說明可以寫入數據，大小為512 字節 SD 卡對每個發送給自己的數據塊都通過一個應答命令確認，它為1個字節長，當低 5位為00101 時，表明數據塊被正確寫入SD 卡 在需要讀取SD 卡中數據的時候，讀SD卡的命令字為CMD17，接收正確的第一個響應命令字節為0xFE，隨后是512 個字節的用戶數據塊，最后為2 個字節的CRC驗證碼 可見，讀寫SD 卡的操作都是在初始化后基於 SD 卡命令和響應完成操作的，寫、讀 SD 卡的程序流程圖如下所示 ：
（1）寫SD卡流程
（2）讀SD卡流程
五、SD卡的操作命令集合
對SD卡的操作就靠這些命令來實現的。一下命令來自周立功的SD/MMC中間件。我查了好多地方都只顯示CMD0、CMD1之類的東西，而沒人說這些東西是什么。就貼到這里供參考，這也是我寫這個博客的目的，因為這些命令我找了好久的。關於SD，我一句操作代碼都沒貼。。。
/* 命令響應定義 define command's response */ #define R1 1 #define R1B 2 #define R2 3 #define R3 4 /********************************************** SD卡SPI模式下命令集 **********************************************/ /******************************** 基本命令集 Basic command set **************************/ /* 復位SD 卡 Reset cards to idle state */ #define CMD0 0 #define CMD0_R R1 /* 讀OCR寄存器 Read the OCR (MMC mode, do not use for SD cards) */ #define CMD1 1 #define CMD1_R R1 /* 讀CSD寄存器 Card sends the CSD */ #define CMD9 9 #define CMD9_R R1 /* 讀CID寄存器 Card sends CID */ #define CMD10 10 #define CMD10_R R1 /* 停止讀多塊時的數據傳輸 Stop a multiple block (stream) read/write operation */ #define CMD12 12 #define CMD12_R R1B /* 讀 Card_Status 寄存器 Get the addressed card's status register */ #define CMD13 13 #define CMD13_R R2 /***************************** 塊讀命令集 Block read commands **************************/ /* 設置塊的長度 Set the block length */ #define CMD16 16 #define CMD16_R R1 /* 讀單塊 Read a single block */ #define CMD17 17 #define CMD17_R R1 /* 讀多塊,直至主機發送CMD12為止 Read multiple blocks until a CMD12 */ #define CMD18 18 #define CMD18_R R1 /***************************** 塊寫命令集 Block write commands *************************/ /* 寫單塊 Write a block of the size selected with CMD16 */ #define CMD24 24 #define CMD24_R R1 /* 寫多塊 Multiple block write until a CMD12 */ #define CMD25 25 #define CMD25_R R1 /* 寫CSD寄存器 Program the programmable bits of the CSD */ #define CMD27 27 #define CMD27_R R1 /***************************** 寫保護 Write protection *****************************/ /* Set the write protection bit of the addressed group */ #define CMD28 28 #define CMD28_R R1B /* Clear the write protection bit of the addressed group */ #define CMD29 29 #define CMD29_R R1B /* Ask the card for the status of the write protection bits */ #define CMD30 30 #define CMD30_R R1 /***************************** 擦除命令 Erase commands *******************************/ /* 設置擦除塊的起始地址(只用於SD卡) Set the address of the first write block to be erased(only for SD) */ #define CMD32 32 #define CMD32_R R1 /* 設置擦除塊的終止地址(只用於SD卡) Set the address of the last write block to be erased(only for SD) */ #define CMD33 33 #define CMD33_R R1 /* 設置擦除塊的起始地址(只用於MMC卡) Set the address of the first write block to be erased(only for MMC) */ #define CMD35 35 #define CMD35_R R1 /* 設置擦除塊的終止地址(只用於MMC卡) Set the address of the last write block to be erased(only for MMC) */ #define CMD36 36 #define CMD36_R R1 /* 擦除所選擇的塊 Erase the selected write blocks */ #define CMD38 38 #define CMD38_R R1B /***************************** 鎖卡命令 Lock Card commands ***************************/ /* 設置/復位密碼或上鎖/解鎖卡 Set/reset the password or lock/unlock the card */ #define CMD42 42 #define CMD42_R R1B /* Commands from 42 to 54, not defined here */ /***************************** 應用命令 Application-specific commands ****************/ /* 禁止下一個命令為應用命令 Flag that the next command is application-specific */ #define CMD55 55 #define CMD55_R R1 /* 應用命令的通用I/O General purpose I/O for application-specific commands */ #define CMD56 56 #define CMD56_R R1 /* 讀OCR寄存器 Read the OCR (SPI mode only) */ #define CMD58 58 #define CMD58_R R3 /* 使能或禁止 CRC Turn CRC on or off */ #define CMD59 59 #define CMD59_R R1 /***************************** 應用命令 Application-specific commands ***************/ /* 獲取 SD Status寄存器 Get the SD card's status */ #define ACMD13 13 #define ACMD13_R R2 /* 得到已寫入卡中的塊的個數 Get the number of written write blocks (Minus errors ) */ #define ACMD22 22 #define ACMD22_R R1 /* 在寫之前,設置預先擦除的塊的個數 Set the number of write blocks to be pre-erased before writing */ #define ACMD23 23 #define ACMD23_R R1 /* 讀取OCR寄存器 Get the card's OCR (SD mode) */ #define ACMD41 41 #define ACMD41_R R1 /* 連接/斷開CD/DATA[3]引腳上的上拉電阻 Connect or disconnect the 50kOhm internal pull-up on CD/DAT[3] */ #define ACMD42 42 #define ACMD42_R R1 /* 讀取SCR寄存器 Get the SD configuration register */ #define ACMD51 51 #define ACMD51_R R1