簡(jiǎn)介

SPI模式由基于flash的SD存儲(chǔ)卡提供的輔助通信協(xié)議組成。

這種模式是SD存儲(chǔ)卡協(xié)議的一個(gè)子集，設(shè)計(jì)用于與SPI通道通信，通常在摩托羅拉(以及最近一些其他供應(yīng)商)的微控制器中發(fā)現(xiàn)。

接口是在上電后的第一個(gè)reset (CMD0)命令中選擇的，設(shè)備上電后不能更改。

SPI標(biāo)準(zhǔn)只定義了物理鏈路，而不是完整的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。

SDl存儲(chǔ)卡SPI實(shí)現(xiàn)使用SD存儲(chǔ)卡協(xié)議和命令集的一個(gè)子集。

SPI模式的優(yōu)點(diǎn)是能夠使用現(xiàn)成的主機(jī)，從而將設(shè)計(jì)工作量降至最低。

缺點(diǎn)是SPI模式相對(duì)于SD模式的性能損失(例如單個(gè)數(shù)據(jù)線和每個(gè)卡的硬件CS信號(hào))。

2.00版本以后定義的SD模式下的命令和功能在SPI模式下不支持。

即使卡處于SPI模式，卡也可以響應(yīng)命令和功能，但主機(jī)不應(yīng)該在SPI模式下使用它們。

SPI總線協(xié)議

雖然SD存儲(chǔ)卡通道是基于命令和數(shù)據(jù)位流，由開(kāi)始位發(fā)起，由停止位終止，SPI通道是面向字節(jié)的。每個(gè)命令或數(shù)據(jù)塊都是由8位字節(jié)組成的，并且是與CS信號(hào)對(duì)齊的字節(jié)(即長(zhǎng)度是8個(gè)時(shí)鐘周期的倍數(shù))。卡開(kāi)始計(jì)數(shù)SPI總線時(shí)鐘周期在CS信號(hào)的斷言。每個(gè)命令或數(shù)據(jù)令牌應(yīng)對(duì)齊到8時(shí)鐘周期邊界。與SD存儲(chǔ)卡協(xié)議類(lèi)似，SPI消息由命令、響應(yīng)和數(shù)據(jù)鎖令牌組成。主機(jī)和卡之間的所有通信都由主機(jī)(master)控制。

主機(jī)通過(guò)斷言CS信號(hào)低來(lái)啟動(dòng)每個(gè)總線事務(wù)。與SD模式相反，所選卡總是響應(yīng)命令。

當(dāng)卡在讀取操作中遇到數(shù)據(jù)檢索問(wèn)題時(shí)，它將響應(yīng)一個(gè)錯(cuò)誤響應(yīng)(替換預(yù)期的數(shù)據(jù)塊)，而不是像SD模式那樣響應(yīng)一個(gè)超時(shí)。

此外，在寫(xiě)操作期間發(fā)送到卡的每個(gè)數(shù)據(jù)塊都將使用數(shù)據(jù)響應(yīng)令牌進(jìn)行響應(yīng)。

在標(biāo)準(zhǔn)容量存儲(chǔ)卡的情況下，一個(gè)數(shù)據(jù)塊可以像一個(gè)卡寫(xiě)塊一樣大，也可以像單個(gè)字節(jié)一樣小。部分塊讀/寫(xiě)操作是由cssregister中指定的卡選項(xiàng)啟用的。對(duì)于SDHC和SDXC卡，塊長(zhǎng)度固定為512字節(jié)。

CMD16設(shè)置的塊長(zhǎng)度僅用于CMD42，不用于內(nèi)存數(shù)據(jù)傳輸。因此，部分塊讀/寫(xiě)操作也被禁用。另外，不支持寫(xiě)保護(hù)命令(CMD28、CMD29和CMD30)。

模式選擇與初始化

SD卡在SD模式下上電。在接收復(fù)位命令(CMD0)期間，如果CS信號(hào)被斷言(負(fù))，則將進(jìn)入SPl模式。如果卡識(shí)別到需要SD模型，它將不響應(yīng)命令并保持在SD模式。

如果需要SPl模式，則該卡將切換到SPI并以SPI模式R1響應(yīng)響應(yīng)。返回SD模式的唯一方法是進(jìn)入電源循環(huán)。

在SPl模式下，不觀察SD模式下的SD Cardl協(xié)議狀態(tài)機(jī)。SPI模型支持的所有SD卡命令始終可用。

SPI模式初始化順序如下圖所示。

SEND_IF_COND (CMD8)用于校驗(yàn)SD Memory Card接口的工作狀態(tài)。

CMD8的參數(shù)格式與SD模式下定義的格式相同。

卡通過(guò)分析CMD8的參數(shù)來(lái)檢測(cè)運(yùn)行狀態(tài)的有效性，主機(jī)通過(guò)分析CMD8的響應(yīng)來(lái)檢測(cè)運(yùn)行狀態(tài)的有效性。

供電電壓由參數(shù)中的VHS字段表示。

卡假定VHS中規(guī)定的電壓為當(dāng)前提供的電壓。

在任何給定時(shí)間，VHS中只有1位被設(shè)置為1。

檢查模式用于主機(jī)檢查主機(jī)與卡之間通信的有效性。

如果該卡指示非法命令，則該卡是遺留的卡，不支持cMD8。

如果卡支持CMD8并且可以在供電電壓上操作，則響應(yīng)將返回在命令參數(shù)中設(shè)置的供電電壓和檢查模式。

如果響應(yīng)中的VCA設(shè)置為0，則卡不能在供電電壓下工作。

如果校驗(yàn)?zāi)Ｊ讲黄ヅ洌珻MD8通信無(wú)效。

此時(shí)，建議重試CMD8順序。

READ_OCR (CMD58)旨在為SD存儲(chǔ)卡主機(jī)提供一種機(jī)制，以識(shí)別與主機(jī)所需的Vop范圍

不匹配的卡。如果主機(jī)不接受電壓范圍，它將不進(jìn)行進(jìn)一步的初始化順序。

OCR寄存器中的電平應(yīng)相應(yīng)地定義（參考之前的介紹寄存器的文章）。

SD_SEND_OP_COND (ACMD41)用于啟動(dòng)初始化并檢查卡是否已完成初始化。

必須在第一個(gè)ACMD41之前發(fā)布CMD8。CMD8的接收擴(kuò)展了CMD58和ACMD41的功能;

ACMD41論證中的HCS (High Capacity Support)和CMD58響應(yīng)中的CCSl (Card Capacity Status)。卡忽略了HCS，不接受CMD8。標(biāo)準(zhǔn)容量SD存儲(chǔ)卡忽略HCS。

ACMD41的R1響應(yīng)中的“in idle state”位被卡用來(lái)通知主機(jī)是否完成了ACMD41的初始化。將此位設(shè)置為“1”表示卡仍在初始化。將該位設(shè)置為“0”表示初始化完成。

主機(jī)重復(fù)發(fā)出ACMD41，直到該位被設(shè)置為“0”?？ㄖ辉诘谝粋€(gè)ACMD41檢查ocl中的HCS位。在重復(fù)ACMD41的同時(shí)，主機(jī)不能發(fā)出除CMDO以外的其他命令。

初始化完成后，主機(jī)應(yīng)從CMD58的響應(yīng)中獲取CCS信息，當(dāng)卡接受CMD8并完成初始化后，CCS才有效。CCS-0表示該卡是SDSD。CCS-1表示卡是SDHC或SDXC。

審核編輯 黃宇