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2024-06-16 19:56| 来源: 网络整理| 查看: 265

硬件设计-SD卡电路设计

目录 硬件设计-SD卡电路设计1.引脚说明2.时序说明3.硬件设计要点 SD卡是基于flash的存储卡。 SD卡和MMC卡的区别在于初始化过程不同。 SD卡的通信协议包括SD和SPI两类。(我们今天主要讲解SDIO通讯) MicroSD的体积更小且可以转换SD卡使用,TF卡的电路和引脚和SD卡是一样的。

1.引脚说明

SD卡: 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 SD卡内部引脚 在这里插入图片描述 TF卡: 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 SD 卡使用 9-pin 接口通信,其中 3 根电源线、 1 根时钟线、 1 根命令线和 4 根数据线,具体说明如下:

CLK: 时钟线,由 SDIO 主机产生,即由 STM32 控制器输出;CMD: 命令控制线, SDIO 主机通过该线发送命令控制 SD 卡,如果命令要求 SD 卡提供应答 (响应), SD 卡也是通过该线传输应答信息;D0-3: 数据线,传输读写数据; SD 卡可将 D0 拉低表示忙状态;VDD、 VSS1、 VSS2: 电源和地信号。 2.时序说明

SD 卡刚刚初始化的时候,其时钟频率(SDIO_CK)是不能超过 400Khz的,否则可能无法完成初始化。在初始化以后,就可以设置时钟频率到最大了。 SDIO 的所有命令和响应都是通过 SDIO_CMD 引脚传输的,任何命令的长度都是固定为 48 位, 在这里插入图片描述 一般情况下,选中的 SD 卡在接收到命令之后,都会回复一个应答(注意 CMD0 是无应答的),这个应答我们称之为响应,响应也是在 CMD 线上串行传输的。有两种相应类型,:短响应(48 位)和长响应(136 位),这两种响应类型都带 CRC 错误检测。 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 SD 存储卡总共有 5 类响应(R1、R2、R3、R6、R7)。 在这里插入图片描述 数据在 SDIO 控制器与 SD 卡之间的传输,是以数据块的形式传输的。 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 卡上电后发送CMD0命令,之后发送 CMD8命令,通过其带的参数我们可以设置 VHS 位,以告诉 SD卡,主机的供电情况。 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 发送 ACMD41(注意发送 ACMD41 之前要先发送 CMD55),来进一步确认卡的操作电压范围。 在这里插入图片描述 ACMD41 得到的响应(R3)包含 SD 卡 OCR 寄存器内容。 在这里插入图片描述 最后发送了 CMD2 和 CMD3 命令,用于获得卡 CID 寄存器数据和卡相对地址(RCA)。 在这里插入图片描述 CMD3,用于设置卡相对地址RCA。RCA 的存在允许一个 SDIO 接口挂多个 SD 卡,通过 RCA 来区分主机要操作的是哪个卡 SD 卡总共有 8 个寄存器,用于设定或表示 SD 卡信息 在这里插入图片描述 还需要将置 SDIO 的数据位宽为 4 位。 该函数先发送 CMD16,用于设置块大小,然后配置 SDIO 控制器读数据的长度,然后发送 CMD17(带地址参数 addr),从指定地址读取一块数据。

SD卡命令共分为12类,分别为class0到class11, 不同的SDd卡,主控根据其功能,支持不同的命令集 如下: Class0 :(卡的识别、初始化等基本命令集) CMD0:复位SD 卡. CMD1:读OCR寄存器. CMD9:读CSD寄存器. CMD10:读CID寄存器. CMD12:停止读多块时的数据传输 CMD13:读 Card_Status 寄存器 Class2 (读卡命令集): CMD16:设置块的长度 CMD17:读单块. CMD18:读多块,直至主机发送CMD12为止 . Class4(写卡命令集) : CMD24:写单块. CMD25:写多块. CMD27:写CSD寄存器 . Class5 (擦除卡命令集): CMD32:设置擦除块的起始地址. CMD33:设置擦除块的终止地址. CMD38: 擦除所选择的块. Class6(写保护命令集): CMD28:设置写保护块的地址. CMD29:擦除写保护块的地址. CMD30: Ask the card for the status of the write protection bits class7:卡的锁定,解锁功能命令集 class8:申请特定命令集 。 class10 -11 :保留

数据线传输位置图。它先发低字节再发高字节,而每个字节则是先发高位再发低位,4线传输示意如图所示,4线同步发送,每根线发送一个字节的其中两个位,数据位在4线顺序排列发送,DAT3数据线发较高位,DAT0数据线发较低位 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述

3.硬件设计要点

SD卡座没有DETECT监测引脚。 在这里插入图片描述 TF卡座有一个DETECT监测引脚。需要上拉。所有对外接口都需要ESD芯片的保护。 在这里插入图片描述 在接1.8V的IO接口时需要通过电平转换芯片 在这里插入图片描述 硬件电路设计注意点

考虑静电保护IO接口电平匹配VCC的接口电容靠近卡座放置卡座尽量放置在板边,方便插拔,走线需要先经过ESD芯片在到主机,最好不要打孔。SD单端走线50R所有的信号线尽量在同一层,有利于信号一致性,与高频信号隔开,空间允许时记得包地,要有完整的参考平面3W原则组内数据线尽量控制在400mil以内。总长控制在12inch以内。信号线要与clk做等长处理。误差在100mil以内。除CLK外所有引脚上拉到VCCDETECT引脚需要上拉


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