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SDNAND的SPI模式识别不到问题分析

SD NAND-贴片式TF卡-贴片式SD卡-免费测试2025-05-192

问题描述:主控型号是FS32K144,我们设计了一个电路,电路是单片机通过spi写内容进sdnand的。 我们想读取sdnand的信息,就把sdnand引脚飞线到上次买的sdnand读卡器转接板上,插上读卡器连电脑读不出来卡。 但我们把sdnand取下来直接贴到转接板上再去读就可以读到。 这是什么原因呢,能不能帮忙分析一下,想做个接口,通过转接板读卡测试。写卡是用单片机写入的,spi我们设计好了,能写入,没问题,想把这些脚位飞线接到转接板上去读,接上之后读不出来,是不是没焊接好。

根据您描述的现象,可能存在以下几个关键原因需要排查:


1. 通信模式不匹配(SPI模式 vs SD模式)

  • 核心差异

    • SD卡支持两种通信模式:SD模式(4位数据总线)SPI模式(串行接口)

    • 您的单片机使用SPI模式写入,但读卡器可能默认工作在SD模式

  • 检查点

    • 确认飞线时是否将SDNAND的DAT1/DAT2/DAT3引脚正确连接到读卡器的对应位置(SD模式需要4位数据总线)

    • 如果读卡器仅支持SD模式,需要额外连接DAT1/DAT2/DAT3信号线(即使单片机未使用)

    • 尝试在飞线时强制SDNAND进入SPI模式(通过拉低CS引脚初始化)

2. 引脚映射错误

  • SPI模式与SD模式引脚对应表

    SD卡引脚SPI模式功能SD模式功能
    1CSDAT3(上拉)
    2DI(MOSI)CMD(命令线)
    5DO(MISO)DAT0(数据线0)
    7CLKCLK
  • 常见错误

    • 未正确处理引脚1(CS/DAT3):在SD模式中DAT3需要上拉电阻(4.7K-10K)

    • 未连接VSS/VDD电源引脚导致供电不足

3. 硬件连接问题

排查步骤

  1. 电源完整性

    • 测量飞线时SDNAND的VDD引脚电压(要求3.3V±10%)

    • 检查电源线是否过细导致压降(建议使用20AWG以上导线)

    2.信号质量

      • 用示波器观察CLK/MOSI/MISO信号是否存在过冲/振铃

      • 检查飞线长度(建议<10cm),过长会导致信号衰减

      3.焊接质量

      • 用万用表蜂鸣档确认每个飞线焊点连通性

      • 检查是否存在相邻引脚短路(尤其是CLK与VDD等高危引脚)

4. 上拉电阻缺失

  • 关键点

    • SPI模式下CS引脚需要外部上拉电阻(典型值10KΩ)

    • SD模式下CMD/DAT0-DAT3均需要上拉电阻

// 在飞线转接板上添加以下电阻:SD_DAT3 --[10K]-- 3.3V  // 强制进入SPI模式SD_CMD  --[10K]-- 3.3V  // SD模式必需

5. 初始化时序差异

  • SPI模式初始化流程

    1. 保持CS低电平 >74个CLK周期

    2. 发送CMD0(0x40)进入SPI模式

    3. 持续发送CMD8/CMD55+ACMD41完成初始化

  • 对比测试

    • 使用逻辑分析仪抓取两种场景(飞线 vs 直接贴装)的初始化命令序列

    • 检查飞线时是否因信号延迟导致时序违例(CLK频率建议初始使用<400KHz)

推荐解决方案

  1. 制作专用转接板

    • 设计兼容SPI/SD双模式的PCB转接板

    • 包含必要的上拉电阻和电源滤波电容(如100nF MLCC)

# 示例电路片段
SD_DAT3 -- R1(10K) -- 3.3V
SD_CMD  -- R2(10K) -- 3.3V
VDD -- C1(100nF) -- GND
  • 飞线临时方案

    • 使用四线双绞线(CLK/MOSI/MISO/CS)加屏蔽层

    • 添加10K上拉电阻到CS和DAT3引脚

    • 确保所有GND引脚(PIN3/PIN6)可靠连接

# 在Linux下使用mmc-utils调试echo 1 > /sys/block/mmcblk0/device/reset  # 强制复位dmesg | grep mmc  # 查看初始化日志

通过以上方法系统性排查,应能定位到具体是硬件连接、协议模式还是信号完整性问题导致的读卡失败。建议优先使用示波器/逻辑分析仪进行物理层验证。

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