SD卡一般支持两种读写模式，SPI和SDIO模式，SD卡的引脚排序如下图所示。
SPI模式下有几个重要的操作命令，分别是：
SD卡R1回应的格式如下
SPI模式下的典型初始化过程如下：
1、初始化硬件配置，SPI配置，IO配置等。
2、上电延时。（>74CLK）
3、复位卡。（CMD0）
4、激活卡，内部初始化并获取卡的类型。
5、查询OCR，获取供电情况。
6、是否使用CRC（CMD59）。
7、设置读写块数据长度（CMD16）。
8、读取CSD，获取存储卡的其他信息（CMD9）
9、发送8CLK后，禁止片选。
SPI模式下的典型读取数据的过程如下，这里采用CMD17来实现。
1、发送CMD17。
2、接收卡响应R1。
3、接收数据起始令牌0XFE。
4、接收数据。
5、接收两个字节的CRC，如果没有开启CRC。这两个字节在读取后可以丢掉。
6、8CLK之后禁止片选。
SPI模式下的典型写数据的过程如下，这里采用CMD24来实现。
1、发送CMD24。
2、接收卡响应R1。
3、接收数据起始令牌0XFE。
4、接收数据。
5、发送两个字节的伪CRC。
6、8CLK之后禁止片选。
具体代码实现如下。
/******************************************************************************* * Function Name : SPI_FLASH_Init * Description : Initializes the peripherals used by the SPI FLASH driver. * Input : None * Output : None * Return : None *******************************************************************************/ void SPI_SD_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; /* 使能SPI对应引脚的时钟 使能SPI1的时钟 */ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE); /*配置SPI的时钟线SCK和SPI的MOSI线和SPI的MISO线 */ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用功能的推挽输出 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); /*配置SPI的片选线：CSN */ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_8; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); /* 拉高CSN引脚，停止使能SD*/ GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_8); GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7); // 配置SPI,使它适合SD的特性 SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; //双线双向全双工 SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master; //主器件 SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;//8位数据长度 SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High; //时钟悬空时为高 SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge; //数据捕获于第2个时钟沿 SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; //NSS信号由外部管脚管理 SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256;//波特率预分频值为4 SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; //数据传输的第一个字节为MSB SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7; //CRC的多项式 SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure); /* 使能SPI1 */ SPI_Cmd(SPI1, ENABLE); } /******************************************************************************* * Function Name : SPI_FLASH_SendByte * Description : 发送一个数据，同时接收从FLASH返回来的数据 * Input : byte : byte to send. * Output : None * Return : The value of the received byte. *******************************************************************************/ u8 SPIx_ReadWriteByte(u8 byte) { /* 等待数据发送寄存器清空 */ while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET); /* 通过SPI发送出去一个字节数据 */ SPI_I2S_SendData(SPI1, byte); /* 等待接收到一个数据（接收到一个数据就相当于发送一个数据完毕） */ while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET); /* 返回接收到的数据 */ return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1); } /******************************************************************************* * Function Name : SPI_FLASH_SendHalfWord * Description : 发送并接受一个半字数据（16位） * Input : Half Word : Half Word to send. * Output : None * Return : The value of the received Half Word. *******************************************************************************/ u16 SPIx_ReadWriteHalfWord(u16 HalfWord) { /* 等待数据发送寄存器清空 */ while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET); /* 通过SPI发送出去半个字的数据 */ SPI_I2S_SendData(SPI1, HalfWord); /* 等待接收到一个半字数据（接收到一个数据就相当于发送一个数据完毕） */ while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET); /* 返回接收到的数据 */ return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1); } //SPI 速度设置函数 //SpeedSet: //SPI_BaudRatePrescaler_2 2分频 (SPI 36M@sys 72M) //SPI_BaudRatePrescaler_8 8分频 (SPI 9M@sys 72M) //SPI_BaudRatePrescaler_16 16分频 (SPI 4.5M@sys 72M) //SPI_BaudRatePrescaler_256 256分频 (SPI 281.25K@sys 72M) void SPIx_SetSpeed(u8 SpeedSet) { SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SpeedSet ; SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure); SPI_Cmd(SPI1,ENABLE); } /******************************END OF INIT_SPI*****************************/ /******************************START OF SD_OPERATION***********************/ /******************************************************************************* * 函数名称 : SD_Select * 功能描述 : 选择SD卡，并等待SD卡准备好 * 进入参数 : 无. * 返回参数 : 0：成功 1：失败 * 备注说明 : SD卡准备好会返回0XFF *******************************************************************************/ u8 SD_Select(void) { uint32_t t=0; SD_CS(OFF); //片选SD，低电平使能 do { if(SD_SPI_ReadWriteByte(0XFF)==0XFF)return 0;//OK t++; }while(t<0XFFFFFF);//等待 SD_DisSelect(); //释放总线 return 1;//等待失败 } /******************************************************************************* * 函数名称 : SD_RecvData * 功能描述 : 从sd卡读取一个数据包的内容 * 进入参数 : buf：数据缓存数组 len要读取的数据的长度 * 返回参数 : 0：成功 其他：失败 * 备注说明 : 读取时需要等待SD卡发送数据起始令牌0XFE *******************************************************************************/ u8 SD_RecvData(u8*buf,u16 len) { u16 Count=0xF000;//等待次数 while ((SD_SPI_ReadWriteByte(0XFF)!=0xFE)&&Count)Count--;//等待得到读取数据令牌0xfe if (Count==0) return MSD_RESPONSE_FAILURE;//获取令牌失败,返回0XFF while(len--)//开始接收数据 { *buf=SPIx_ReadWriteByte(0xFF); buf++; } //下面是2个伪CRC（dummy CRC），假装接收了2个CRC SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF); SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF); return 0;//读取成功 } /******************************************************************************* * 函数名称 : SD_SendBlock * 功能描述 : 向sd卡写入一个数据包的内容 512字节 * 进入参数 : buf:数据缓存区 cmd:数据发送的令牌 * 返回参数 : 0：成功 其他：失败 * 备注说明 : 写数据时需要先发送数据起始令牌0XFE/0XFC/0XFD *******************************************************************************/ u8 SD_SendBlock(u8*buf,u8 cmd) { u32 t,Count=0XFFFFFF; while ((SD_SPI_ReadWriteByte(0XFF)!=0xFF)&&Count)Count--;//等待SD卡准备好 if (Count==0) return MSD_RESPONSE_FAILURE;//SD卡未准备好，失败，返回 SD_SPI_ReadWriteByte(cmd); //发送数据起始或停止令牌 if(cmd!=0XFD)//在不是结束令牌的情况下，开始发送数据 { for(t=0;t<512;t++)SPIx_ReadWriteByte(buf[t]);//提高速度,减少函数传参时间 SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF);//发送2字节的CRC SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF); t=SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF);//紧跟在CRC之后接收数据写的状态 if((t&0x1F)!=0x05)return MSD_DATA_WRITE_ERROR;//写入错误 } return 0;//写入成功 } /******************************************************************************* * 函数名称 : SD_SendCmd * 功能描述 : 向sd卡写入一个数据包的内容 512字节 * 进入参数 : cmd：命令 arg：命令参数 crc：crc校验值及停止位 * 返回参数 : 返回值:SD卡返回的对应相应命令的响应 * 备注说明 : 响应为R1-R7，见SD协议手册V2.0版（2006） *******************************************************************************/ u8 SD_SendCmd(u8 cmd, u32 arg, u8 crc) { u8 r1; u8 Retry=0; SD_DisSelect();//取消上次片选释放总线 if(SD_Select())return 0XFF;//检查片选信号线是否选择成功 //发送 SD_SPI_ReadWriteByte(cmd | 0x40);//分别写入命令 SD_SPI_ReadWriteByte(arg >> 24); SD_SPI_ReadWriteByte(arg >> 16); SD_SPI_ReadWriteByte(arg >> 8); SD_SPI_ReadWriteByte(arg); SD_SPI_ReadWriteByte(crc); if(cmd==CMD12)SD_SPI_ReadWriteByte(0xff);//Skip a stuff byte when stop reading //等待响应，或超时退出 Retry=0X1F; do //发送一定数量的时钟信号，等待SD卡回应0X01（0x01表示命令发送成功，回复0XFF表示失败） { r1=SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF); }while((r1&0X80) && Retry--); //等待返回非0XFF的数据 //返回状态值 return r1; } /******************************************************************************* * 函数名称 : SD_GetCID * 功能描述 : 获取SD卡的CID信息，包括制造商信息 * 进入参数 : cid_data(存放CID的内存，至少16Byte * 返回参数 : 0：成功 其他：失败 * 备注说明 : CID寄存器内容详见SD协议手册V2.0版（2006） *******************************************************************************/ u8 SD_GetCID(u8 *cid_data) { u8 r1; //发CMD10命令，读CID r1=SD_SendCmd(CMD10,0,0x01); if(r1==0x00) { r1=SD_RecvData(cid_data,16);//接收16个字节的数据 } SD_DisSelect();//取消片选 if(r1)return 1; else return 0; } /******************************************************************************* * 函数名称 : SD_GetCSD * 功能描述 : 获取SD卡的CSD信息，包括容量和速度信息 * 进入参数 : cid_data(存放CSD的内存，至少16Byte * 返回参数 : 0：成功 其他：失败 * 备注说明 : CSD寄存器内容详见SD协议手册V2.0版（2006） *******************************************************************************/ u8 SD_GetCSD(u8 *csd_data) { u8 r1; r1=SD_SendCmd(CMD9,0,0x01);//发CMD9命令，读CSD if(r1==0) { r1=SD_RecvData(csd_data,16);//接收16个字节的数据 } SD_DisSelect();//取消片选 if(r1)return 1; else return 0; } /******************************************************************************* * 函数名称 : SD_GetSectorCount * 功能描述 : 获取SD卡的总扇区数（扇区数 * 进入参数 : cid_data(存放CSD的内存，至少16Byte * 返回参数 : 0：获取容量出错 其他：SD卡的扇区数量值 * 备注说明 : SD卡的容量的计算公式SD协议手册V2.0版（2006） *******************************************************************************/ u32 SD_GetSectorCount(void) { u8 csd[16]; u32 Capacity; u8 n; u16 csize; //取CSD信息，如果期间出错，返回0 if(SD_GetCSD(csd)!=0) return 0; //获取容量失败 //如果为SDHC卡，按照下面方式计算 if((csd[0]&0xC0)==0x40) //V2.00的卡 { csize = csd[9] + ((u16)csd[8] << 8) + 1; Capacity = (u32)csize << 10;//得到扇区数 } else//V1.XX的卡 { n = (csd[5] & 15) + ((csd[10] & 128) >> 7) + ((csd[9] & 3) << 1) + 2; csize = (csd[8] >> 6) + ((u16)csd[7] << 2) + ((u16)(csd[6] & 3) << 10) + 1; Capacity= (u32)csize << (n - 9);//得到扇区数 } return Capacity; } /******************************************************************************* * 函数名称 : SD_ReadDisk * 功能描述 : 读SD卡 * 进入参数 : buf:数据缓存区 sector:欲读取的地址 cnt:欲读取的扇区数 * 返回参数 : 0：成功 其他：失败 * 备注说明 : 1.读取的地址必须是一个扇区的起始 2.必须是SD2.0卡，其他的卡不处理 *******************************************************************************/ u8 SD_ReadDisk(u8*buf,u32 sector,u8 cnt) { u8 r1; if(cnt==1) { r1=SD_SendCmd(CMD17,sector,0X01);//读命令 if(r1==0)//指令发送成功 { r1=SD_RecvData(buf,512);//接收512个字节 } } else { r1=SD_SendCmd(CMD18,sector,0X01);//连续读命令 do { r1=SD_RecvData(buf,512);//接收512个字节 buf+=512; }while(--cnt && r1==0); SD_SendCmd(CMD12,0,0X01); //发送停止命令 } SD_DisSelect();//取消片选 return r1;// } /******************************************************************************* * 函数名称 : SD_WriteDisk * 功能描述 : 写SD卡 * 进入参数 : buf:数据缓存区 sector:待写的地址 cnt:待写的扇区数 * 返回参数 : 0：成功 其他：失败 * 备注说明 : 1.写的地址必须是一个扇区的起始 2.必须是SD2.0卡，其他的卡不处理 *******************************************************************************/ u8 SD_WriteDisk(u8*buf,u32 sector,u8 cnt) { u8 r1; if(cnt==1) { r1=SD_SendCmd(CMD24,sector,0X01);//单个扇区写命令 if(r1==0)//指令发送成功 { r1=SD_SendBlock(buf,0xFE);//写512个字节 } } else { if(SD_Type!=SD_TYPE_MMC) { SD_SendCmd(CMD55,0,0X01); SD_SendCmd(CMD23,cnt,0X01);//发送待写入的扇区的数量，此命令用来预擦除所有待写入的扇区 } r1=SD_SendCmd(CMD25,sector,0X01);//连续写命令，发送起始地址 if(r1==0) { do { r1=SD_SendBlock(buf,0xFC);//发送512个字节 buf+=512; }while(--cnt && r1==0); r1=SD_SendBlock(0,0xFD);//发送停止位 } } SD_DisSelect();//取消片选 return r1;// } /******************************************************************************* * 函数名称 : SD_Initialize * 功能描述 : 写SD卡 * 进入参数 : 无 * 返回参数 : 0：成功 其他：失败 * 备注说明 : 1.写的地址必须是一个扇区的起始 2.必须是SD2.0卡，其他的卡不处理 *******************************************************************************/ u8 SD_Initialize(void) { u8 r1; // 存放SD卡的返回值 u16 retry; // 用来进行超时计数 u8 buf[4]; u16 i; SPI_SD_Init(); //初始化IO SD_SPI_SpeedLow(); //设置到低速模式 for(i=0;i<10;i++)SD_SPI_ReadWriteByte(0XFF);//发送最少74个脉冲,此时保持片选线是高电平 retry=20; do { r1=SD_SendCmd(CMD0,0,0x95);//进入复位，同时选中了SPI模式（发送CMD0时，CSN为低电平） }while((r1!=0X01) && retry--); SD_Type=0;//默认无卡 if(r1==0X01) { if(SD_SendCmd(CMD8,0x1AA,0x87)==1)//利用V2.0版SD卡特有的命令CMD8检查是否为2.0卡 { for(i=0;i<4;i++)buf[i]=SD_SPI_ReadWriteByte(0XFF); //Get trailing return value of R7 resp if(buf[2]==0X01&&buf[3]==0XAA)//卡是否支持2.7~3.6V { retry=0XFFFE; do { SD_SendCmd(CMD55,0,0X01); //发送CMD55 r1=SD_SendCmd(CMD41,0x40000000,0X01);//发送CMD41 }while(r1&&retry--); if(retry&&SD_SendCmd(CMD58,0,0X01)==0)//鉴别SD2.0卡版本,读取OCR的值 { for(i=0;i<4;i++)buf[i]=SD_SPI_ReadWriteByte(0XFF);//得到OCR值 if(buf[0]&0x40)SD_Type=SD_TYPE_V2HC; //检查CCS (第30位) else SD_Type=SD_TYPE_V2; } } } else//不是2.0卡的情况下，检查是否为1.0卡或者mmc卡 { SD_SendCmd(CMD55,0,0X01); //发送CMD55 r1=SD_SendCmd(CMD41,0,0X01); //发送CMD41 if(r1<=1)//发送CMD55和CMD41成功，表示这是1.0卡 { SD_Type=SD_TYPE_V1; retry=0XFFFE; do //等待退出IDLE模式 { SD_SendCmd(CMD55,0,0X01); //发送CMD55 r1=SD_SendCmd(CMD41,0,0X01);//发送CMD41 进行初始化 }while(r1&&retry--); } else //不是1.0卡，则考虑是MMC卡 { SD_Type=SD_TYPE_MMC;//先假设是MMC卡 retry=0XFFFE; do //等待退出IDLE模式 { r1=SD_SendCmd(CMD1,0,0X01);//发送CMD1，利用复位功能判断是否为MMC卡 }while(r1&&retry--); //发送复位命令，超时则复位失败 } if(retry==0||SD_SendCmd(CMD16,512,0X01)!=0)SD_Type=SD_TYPE_ERR;//MMC卡复位失败 } } SD_DisSelect();//取消片选 SD_SPI_SpeedHigh();//高速 if(SD_Type)return 0; //初始化成功 else if(r1)return r1; //初始化失败 return 0xaa;//其他错误 }https://blog.csdn.net/z_jinye/article/details/23276877?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-title-8&spm=1001.2101.3001.4242
