在這篇文章，進(jìn)入正題，說(shuō)一說(shuō)怎么通過(guò)FPGA采取SD模式來(lái)實(shí)現(xiàn)Micro SD 卡的驅(qū)動(dòng)，也就是怎么去讀寫 Micro SD 卡。

1 先來(lái)看看 Micro SD 卡的引腳：

【Micro SD 引腳】

【Micro SD 卡座原理圖】

除開電源相關(guān)引腳，其他可用的管腳都連接到了 FPGA 上。

對(duì)于這些引腳的介紹，先看下 SD 協(xié)議手冊(cè)上對(duì)于 SD 總線的引腳描述：

這個(gè)表格上的引腳描述是給的 SD 卡的引腳信息，與Micro SD 卡的引腳序號(hào)是不一樣的，大家要辯證對(duì)待，主要是參考下 Micro SD 卡各引腳的介紹。

從表格中的引腳信息也可以看出，Micro SD 卡是兼容 SPI 操作模式的。

2 在正式操作 Micro SD 卡之前，需要對(duì)其進(jìn)行初始化。初始化的操作可以參考下面兩個(gè)流程圖。

【SD 卡的識(shí)別流程】

這個(gè)圖告訴咱們可以通過(guò) CMD0 + CS置0 進(jìn)入 SPI 模式。

【SD 模式下的初始化和識(shí)別流程】

初始化完成了，咱們就需要看到另外一個(gè)圖了。

在初始化流程中，執(zhí)行 CMD3 之后就實(shí)現(xiàn)了從 card identification mode 到 data transfer mode 的跨越。

進(jìn)入到 data transfer mode ，就可以對(duì) SD 卡進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸了，也就是讀寫操作。

3 根據(jù)上面的三個(gè)流程圖，自己再看看手冊(cè)，找找相關(guān)的指令怎么實(shí)現(xiàn)，其實(shí)就可以正常的操作 SD 卡了。說(shuō)完上邊的三個(gè)流程圖，其實(shí)這篇文章也可以結(jié)束了。不過(guò)，這種說(shuō)一半藏一半，完全不是我的風(fēng)格。我們?cè)倮^續(xù)說(shuō)一說(shuō)流程圖中的這些指令如何實(shí)現(xiàn)。

SD 模式的命令格式如下：

命令總共由 48 bit 組成，start bit 總是為0，表示命令的開始，最后一個(gè)bit，也就是 end bit 總是為 1 。這種方式倒是和 IIC 的 SDA 數(shù)據(jù)線有點(diǎn)類似。當(dāng)主機(jī)沒(méi)有發(fā)送命令時(shí)，可以將 CMD 這根管腳拉高，你要是不小心把 CMD 這根線拉低了，那 Micro SD 卡有可能就會(huì)當(dāng)成是一個(gè)命令的開始。

transmitter bit：為 1 ，表示這是從主機(jī)到 SD 卡的命令，表示命令方向。

CONTENT：這是命令的內(nèi)容了，包含命令索引和命令參數(shù)。

CRC：有7個(gè)bit，也就是用的CRC7。

以CMD8為例，可以看看命令格式到底是怎么樣的。

具體的命令參數(shù)，還需要根據(jù)很多情況進(jìn)行設(shè)定。

命令索引和參數(shù)都確定好之后，剩下的就是怎么來(lái)搞定 CRC 7 ？

對(duì)于 CRC 7 ，咱們就直接貼代碼吧。

這些值都確定好之后，再通過(guò) CMD 這個(gè)管腳串行的發(fā)送出去就可以了！

對(duì)于有寫命令，會(huì)收到 Micro SD 卡的響應(yīng)。而對(duì)于不同的操作指令，也會(huì)有不同的響應(yīng)。

而不同的響應(yīng)，與之對(duì)應(yīng)的就是在 CMD 線上收到 Micro SD 卡發(fā)送的不同數(shù)據(jù)。

有些指令前面有字母 A，如下圖所示：

那這些指令與沒(méi)有帶字母 “A” 的指令有什么區(qū)別呢？

以 ACMD6 為例，它要先執(zhí)行 CMD55 ，之后再執(zhí)行類似于 CMD6 指令，就是說(shuō)ACMD6 是由兩個(gè)指令組合在一起的。

4 說(shuō)完指令，接下來(lái)再說(shuō)一說(shuō)怎么寫數(shù)據(jù)，怎么讀數(shù)據(jù)。

寫數(shù)據(jù)和讀數(shù)據(jù)都是這樣的數(shù)據(jù)包格式，start bit總是為0，end bit 總是為 1 。

在執(zhí)行完寫指令之后，相應(yīng)的在DAT 數(shù)據(jù)線上構(gòu)造這樣的數(shù)據(jù)包格式就行。

在執(zhí)行完讀指令之后，相應(yīng)的在DAT 數(shù)據(jù)線上就會(huì)接收到這樣的數(shù)據(jù)包格式。

稍復(fù)雜一點(diǎn)的，也就是如何構(gòu)造 CRC，數(shù)據(jù)包使用的是 CRC 16。

5 咱們現(xiàn)在基本上已經(jīng)把 Micro SD 卡的操作流程都已經(jīng)說(shuō)完了。接下來(lái)說(shuō)一說(shuō)我在這個(gè)項(xiàng)目中從初始化到讀寫數(shù)據(jù)的命令執(zhí)行流程是怎么樣的。

CMD0 -> CMD8 -> ACMD41 -> CMD2 -> CMD3 -> CMD 7 -> ACMD6 -> CMD25 (WRITE_MULTIPLE_BLOCK ) / CMD17 (READ_SINGLE_BLOCK)-> CMD12。

好了，這篇文章寫到就結(jié)束了。

我自己寫的這個(gè)項(xiàng)目的完整代碼，畢竟這是人家花了錢的，是絕對(duì)不會(huì)公開的，所以大家也不用在微信里邊私聊我要代碼了哈！

但是可以附上一套源碼給大家參考，這套代碼是 Lattice 給出的 關(guān)于 SD 卡控制器的 IP Core。當(dāng)時(shí) Kevin 也是參考了這個(gè) IP Core 的一些代碼才順利的調(diào)通。

審核編輯：湯梓紅