SPI写入SDNAND速度优化建议

您好！您遇到的问题非常典型，很多开发者在使用SPI模式驱动SD卡（或SD NAND）时都会遇到这个“写入速度瓶颈”问题。

根据您的描述（SPI时钟30MHz，但实际写入速度仅500KB/s，且等待应答时间很长），问题的根源几乎可以确定不是在SPI总线本身的速度上，而是在于SD卡内部的“编程时间”。

让我们来深入分析一下：

SD卡内部有Flash存储单元和控制器。当你发送一个写入数据块（例如，CMD24 - 写单个块或 CMD25 - 写多个块）的命令后，会发生以下几步：

主机发送数据和命令：你的MCU通过SPI总线将数据快速传输给SD卡。
SD卡接收数据：SD卡内部的缓冲区接收这些数据。
内部编程：这是最耗时的步骤。SD卡控制器需要将缓冲区里的数据实际编程（写入）到内部的NAND Flash单元中。这个操作需要毫秒(ms)级别的时间。
准备就绪：编程完成后，SD卡才会释放DO线（将其拉高），告诉主机“我准备好了”。

逻辑分析仪抓到的“很长等待时间”，正是步骤3的“内部编程时间”。在这段时间里，SPI时钟是停止的，主机在不断地读取SD卡返回的busy信号。因此，即使你把SPI时钟调到100MHz，这段等待时间也几乎不会缩短，它取决于SD卡本身的品质和性能。

理论峰值速度：在理想情况下（只传输数据，无等待），SPI时钟为30MHz，因为是全双工，理论数据速率是 30Mbps / 8 = 3.75 MB/s。
您的实际速度：500KB/s ≈ 0.5 MB/s。这个速度与理论值相差巨大，印证了绝大部分时间都花在了等待上。
我们的测试经验：在SPI模式下，写入速度通常范围在 0.5 MB/s 到 2 MB/s 之间是常见的。要达到2MB/s的高位，需要非常好的卡和极致的优化。

结论：你测得的500KB/s确实偏慢，但问题的关键不是SPI传输慢，而是卡的反应慢。

既然瓶颈是卡的内部编程时间，我们的优化思路就是：让MCU在卡忙的时候去处理其他事情，或者减少卡忙的次数。

以下是几个非常有效的优化方案，请按顺序检查和尝试：

这是最有效的提升速度的方法！

现状（单块写入 CMD24）：写一个块（通常512字节） -> 等待卡编程完成（几ms）-> 再写下一个块 -> 再等待... 大量时间浪费在反复的等待上。
优化后（多块写入 CMD25）：发送CMD25 -> 连续发送N个数据块 -> 发送CMD12停止传输 -> 只需要等待最后一次的编程时间。

效果：假设写10个块，单块写入需要等待10次，而多块写入可能只需要等待1次（或者少数几次），速度提升可达数倍甚至十倍。

操作步骤：

注意：务必检查你的SD卡初始化代码，确保卡支持CMD25并且该命令已启用。

虽然听起来矛盾，但有时是因为超时时间设置得太短，MCU误认为卡无应答而提前重试或报错，导致流程失败，实际并未完成写入。确保你的等待繁忙循环有足够的超时（例如500ms）。

确保在数据连续传输阶段（非等待繁忙阶段）速度达到极致：

使用DMA：如果MCU支持SPI DMA，一定要使用它来传输数据块，解放CPU。
提升SPI时钟：在初始化完成后，确认卡支持高速模式后，可以将SPI时钟从400kHz切换到最高速率（你的30MHz是合理的，甚至可以尝试更高，但需保证信号质量）。
优化代码：检查SPI读写函数，避免不必要的软件延时和开销。

不同的SD卡/SD NAND内部控制器和Flash品质差异很大。

首要任务：修改你的驱动程序，将单块写入(CMD24)改为多块连续写入(CMD25)。这是解决你当前问题最可能生效的方法。
逻辑分析仪验证：修改代码后，再次用逻辑分析仪抓取波形。你应该会看到：连续发送多个数据块时，数据包之间几乎没有繁忙等待，只有一个很长的高电平（繁忙）出现在整个连续写操作的最后。
其次：检查硬件，确保MISO有上拉电阻，并换一张Class 10的高速卡做对比测试。
最后：如果速度仍不满意，再深入优化SPI的DMA配置等底层驱动。

希望这些详细的分析和建议能帮助你大幅提升写入速度！这是一个非常经典的“软硬件结合”的问题。祝调试顺利！