【Linux驅動學習】SD卡規範學習，linuxsd卡規範

【Linux驅動學習】SD卡規範學習，linuxsd卡規範
摘要：

學習SD卡的相關規範，包括定義，硬體特性，資料轉送，命令系統等。不涉及代碼。
文章針對Linux驅動開發而寫，以助於理解SD卡驅動，不會涉及過多硬體內容。

綱要：

1. SD卡介紹
2. SD卡硬體規範
3. SD卡指令規範
4. SD卡寄存器

 

1. SD卡介紹1.1 各類型儲存卡/介面

首先瞭解一下我們在SD卡驅動學習中會碰到的主要幾個儲存卡名詞：

SD：Security Digital Memory Card，新一代多媒體儲存卡，高速，安全（但安全機制貌似很少用到）
MMC：Multimedia Card，SD卡的上一代多媒體儲存卡，已基本被SD卡代替
eMMC：Embedded Multimedia Card，內嵌式儲存空間，一般焊在PCB上。內建主控制器，以實現統一MMC介面（在傳統MMC介面上拓展，整合了整套理論），Nand Flash就是eMMC
SDIO：Secure Digital Input and Output Card，SD標準上定義了一種外設介面，有很多裝置模組採用。如Wifi，GPS，Bluetooth

1.2 SD卡特性

以下是SD卡的部分特性。

• 正向相容MMC卡：能插SD卡的介面也可以插MMC卡
• 最大10個堆疊的卡
• SD模式和SPI模式
• 可變時鐘（0～25MHz），可變電壓（2.0～3.6V）
• 帶電插拔保護
• 安全系統，雙方認證和“新的密碼演算法”技術

更多的特性請閱讀SD卡官方規範。

2. SD卡硬體規範 2.1 SD卡物理介面

是SD卡和MMC卡的針腳：

可以看到，SD卡在MMC卡基礎上增加了8、9兩個針腳，這兩個針腳將被用作資料轉送，以支援SD傳輸模式。SD卡支援SD模式（4資料線）和SPI模式（2資料線），MMC卡只支援SPI模式。

SD卡針腳對應的功能：（SD模式）

 

SD模式：資料並行傳輸，2地，1電源，1時鐘，1命令，4資料線（4出入）（SD模式的命令通過命令線傳輸）
SPI模式：資料串列傳輸，2地，1電源，1時鐘，1片選，2資料線（1入1出）（SPI模式的命令通過資料線傳輸）

以下內容，如無分開說明，預設指SD模式。（本文不會涉及SPI模式學習）

2.2 SD卡與主機的串連

SD模式和SPI模式中與主機的串連拓撲圖如下：

在SD模式中，資料線和命令線是分開串連到主機各GPIO口中的。在SPI模式中，片選線分別串連到主機各GPIO口，資料線在同一條匯流排上。

因為SPI模式的資料線在同一匯流排上，所以需要片選來選擇不同的儲存卡；SD模式分別串連到主機，不需要片選線。

3. SD卡命令規範3.1 命令類型

SD卡有數十種指令，但無非都是一些擷取資訊，資料轉送的功能，並不會很難理解。規範書上有詳細的狀態轉換圖，下面會有介紹。

下面是4種指令類型：

• 廣播指令，無應答(代號bc)：發送完此類命令後，並不會有反饋，但操作已經生效。
• 廣播指令，有應答(代號bcr)：發送完此類命令後，SD卡會給予反饋。可能是一些寄存器資訊，可能是
• 定址（點對點）指令(代號ac)：發送完此類命令後，只有指定地址的SD卡會給予反饋（地址通過命令請求SD卡發布，是唯一的）。此時DAT線上無資料轉送。
• 定址（點對點）資料轉送指令(adtc)：發送完此類命令後，只有制定地址的SD卡會給予反饋。此時DAT線上有資料轉送。

3.2命令表

官方文檔將命令分成了好幾種功能。下面將所有命令列出，僅作查閱瞭解用，不需要每個命令都記住：

基礎命令：用於重設、切換SD卡狀態，擷取相關資訊

讀塊命令：讀單個、多個塊資料，設定塊長度

寫塊命令：寫單個、多個塊資料，設定塊長度

擦除塊命令：把對應的塊資料擦除

防寫保護命令：設定、取消對應地址的資料的防寫保護，可以使其他程式無法寫入指定的地址，達到保護目的。用的情況不太多。

鎖卡命令：設定、取消鎖卡。鎖卡後要求輸入密碼才能訪問SD卡。

SDIO命令：預留給SDIO裝置使用（CMD5也是預留給SDIO裝置），在SD卡官方文檔中沒有說明具體用途

SD卡專用命令：MMC卡無法使用這些命令，裡麵包括如設定資料匯流排位寬，擷取SD卡資訊（寄存器）。

3.2 命令/資料轉送方式

命令的傳輸協議大致如下：

• 0開頭，1結尾
• 大端傳輸：先MSB，最後LSB
• CRC校正

下面這幅圖是無響應和無資料兩種命令的傳輸情況：

非常清晰易懂，就不贅述了。

下面這幅圖是多塊資料讀的資料轉送情況：

主機發送多塊讀命令時，首先sd卡會做出回應，同時準備資料。資料準備完成後開始發送，並在每個block傳輸完成後加入crc校正碼。傳輸完一個block和crc後緊跟著下一個block的資料轉送，直到傳輸完成，或主機發送了新的命令。

SD模式有4根資料線，一次可以傳輸半個位元組，兩次一個位元組。他們的傳輸方式如：

同樣是先傳MSB，再傳LSB，一次傳半個位元組，這樣做可以方便主機做位移組合成一個位元組。如果每條線單獨傳一個位元組，則需要移位8次才可以獲得一個完整的byte。

3.3 狀態轉換

為SD卡狀態轉換圖。重新上電時為Idle狀態：

看起來這個狀態圖很複雜，其實我們要走的流程並不複雜。Linux驅動對SD卡做初始化會經過如下步驟：

CMD0上電重設到idle狀態（防止一些機型關機不掉電，如某些FPGA平台）->ACMD41擷取SD卡支援的電壓資訊（還需要通過主機控制器設定電壓）->CMD2擷取卡商資訊->CMD3請求SD卡發布相對位址->CMD9擷取CSD寄存器，即卡的電氣特性資料（需要使用SD卡相對位址）->CMD7通過相對位址選擇對應的SD卡，該卡進入資料轉送Transfer State狀態->各種CMD進行block讀寫

3.4 流程差異

不同種類的卡初始化過程是不一樣的，通過流程差異我們可以判斷不同類型的卡。

SDIO：CMD0之後執行CMD5，CMD5隻有SDIO類型才會有響應。

MMC：ACMD 41換為CMD1，ACMD類命令只有SD或SDIO卡才有響應。所以要先檢測是否是SDIO，再檢測是否是SD，最後檢測是否是MMC（core層代碼中也是這個順序），否則會出現誤判。

 

4. SD卡寄存器

SD卡一共有6個寄存器，我們用的對多的是CID（卡商資訊），RCA（相對位址）和OCR（電壓資訊）：

CID：卡資訊：生產商，OEM，產品名，版本，出產日期，CRC校正（所有寄存器都有，下同），常用
RCA：卡地址：在初始化時發布，用於與host通訊，0x0000表示與所有卡通訊，常用
DSR：驅動相關，匯流排電流大小，上升沿時間，最大開啟時間，最小開啟時間
CSD：資料轉送要求：包括讀寫時間，讀寫電壓最大最低值，防寫保護，塊讀寫錯誤
SCR：特性支援，如CMD支援，匯流排數量支援
OCR：支援的電壓，常用
SSR：特有特性，卡類型（OTP，SD等），一次擦除塊數量
CSR：R1返回指令的卡狀態，此寄存器用與傳輸卡狀態給host

命令系統中有對應的指令擷取這6個寄存器。

 

著作權，轉載請註明出處：
http://www.cnblogs.com/sickworm/p/4015932.html 

linux驅動怎學習

1）推薦《linux driver 3th》， 《linux 驅動編程第三版》希望你閱讀。
2）閱讀一下kernel的drive 下的代碼，可以參考usb 的
3）瞭解你要編寫驅動對應的硬體和相關協議。

供你參考。

 
想學Linux下驅動，該怎學習

首先我熟悉ARM的體繫結構，能夠寫ARM得到裸板驅動。然後在看Linux核心驅動程式就會容易點。