文章目录

  SD nand 与 SD卡的SPI模式驱动

  1. 概述

  2. SPI接口模式与SD接口模式区别

  2.1 接口模式区别

  2.2 硬件引脚

  2.3 注意事项

  3. SD接口协议

  3.1 命令

  3.1.1 命令格式

  3.1.2 命令类型

  3.2 响应

  3.2.1 响应格式

  4. SD nand（SD卡）结构描述

  5. SD nand SPI通讯

  5.1 SD nand SPI 通讯概述

  5.2 SPI 时序

  5.3 上电初始化及模式切换

  5.3.1 初始化及模式切换流程说明

  5.3.2 代码实现

  5.4 识别过程

  5.4.1 识别流程说明

  5.4.2 代码实现

  5.3 数据传输

  5.3.1 数据写入

  5.3.2 数据读取

  5.3.3 代码实现

  6. 总结

  1. 概述

  首先简单介绍下SD卡和SD nand：

  SD卡，也称之为内存卡，在早些年间的手机上出现过，主要用来存储数据；

  SD nand，贴片式SD卡，使用起来和SD卡一致，不同的是采用，通常采用LGA-8封装，尺寸为8mm x 6mm x 0.75mm，重点是采用贴片封装，可以直接贴在板卡上，直接解决了SD卡固定问题，再也不用为SD卡的接触稳定性操心！

  SD nand 与 SD卡除了封装上的区别，使用起来基本没什么不一样，因此下文中不再做区分，统一以SD nand作为描述。

  SD nand 和 SD 卡、SPI Nor flash、 nand flash、eeprom一样，都是嵌入式系统中常见的用来存储数据所使用的存储芯片，这几种存储芯片主要的区别在于存储数据容量不一样、操作的大小不一样，价格不一样，因此在实际产品设计中，往往需要根据自身产品的需求来选择对应的存储芯片。

  SD nand存储空间大小在上述存储系列芯片中属于偏大的，其存储空间小到 1Gb（256MB） 起步，大到可以到32G，最小读写单元通常是 512 Byte，与SD卡一样，均支持SD接口模式以及SPI接口模式（后文会详细描述其区别）。

  关于采用SPI接口模式完成于SD nand和SD卡的通讯，网上也有相关资料，但描述均不是很清楚或完整，因此特整理此博客，以作记录及分享。

  本博文以 CS 创世 CSNPGCR01-AOW 这颗IC为例，着重描述如何通过SPI接口完成SD nand（SD卡）的读写驱动。

  2. SPI接口模式与SD接口模式区别

  2.1 接口模式区别

  SD nand同时支持SPI接口和SD接口，接下来主要从以下几个维度分析二者的区别：

  硬件资源角度：

  SD接口需要控制器具有SDIO外设硬件支持

  SPI接口如果控制器具有SPI硬件外设那就最好了，没有也可以使用软件模式SPI

  传输效率：

  SD接口支持四线同时传输

  SPI只有MOSI一根总线

  且接口速度上SD接口速度通常要大于SPI接口，因此SD效率远高于SPI接口

  控制难度：

  SPI协议比较简单，也是嵌入式开发中最常使用的协议之一，只有MISO和MOSI两根数据总线，因此控制难度简单；

  SD协议相对SPI要复杂，且需要控制的引脚多，内部还存在状态机，相比SPI较为复杂

  综上分析，SD接口效率更高，但是需要芯片有对应外设支持，而SPI接口虽然效率比不上SD接口，但是控制起来简单，且对芯片外设硬件依赖不高，对于低端的控制器，亦可使用软件模式SPI来驱动SD nand。

  2.2 硬件引脚

  SD nand以及SD 卡在SPI接口以及SD接口模式下，硬件引脚如下图所示：

  SD nand SPI接口及SD接口模式IO定义

  SD卡 SPI接口及SD接口模式IO定义

  2.3 注意事项

  此外对于使用SPI接口需要注意的是，SPI接口只是定义了物理传输层，并没有定义完整的数据传输协议，因此上层软件还是需要遵循SD接口协议！