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SD NAND SPI读写时序详解

SD NAND-贴片式TF卡-贴片式SD卡-免费测试2025-05-2010

在SPI模式下操作SD NAND(或兼容SPI接口的SD卡)时,读写时序需要遵循特定的协议规范。以下是SPI模式下SD卡的典型读写时序流程及关键点解析:

一、SPI模式基础

  • 信号线

    • SCK(时钟):由主机控制,同步数据传输。

    • MOSI(主出从入):主机发送数据到SD卡。

    • MISO(主入从出):SD卡发送数据到主机。

    • CS(片选):低电平有效,每个操作前需拉低。

  • 时钟极性与相位
    通常设置为 CPOL=0(空闲时SCK低电平),CPHA=0(数据在SCK第一个边沿采样)。

二、SD卡初始化流程(SPI模式)

  1. 上电后延时
    等待至少 1ms,确保电源稳定。

  2. 发送CMD0(复位命令)

    • CS拉低,发送CMD0 (0x40 0x00 0x00 0x00 0x00 0x95)

    • 期望响应 R1=0x01(空闲状态)。

  3. 发送CMD8(检查电压兼容性)

    • 发送CMD8 (0x48 0x00 0x00 0x01 0xAA 0x87)

    • 有效响应为 R7格式(包含电压范围信息)。

  4. 初始化循环(CMD55 + ACMD41)

    • CMD55 (0x77 0x00 0x00 0x00 0x00 0x65)

    • ACMD41 (0x69 0x40 0x00 0x00 0x00 0x77)

    • 循环发送:

    • 直到响应为 R1=0x00(初始化完成)。

三、读取数据块(CMD17)时序

  1. 发送CMD17(读单个块)

    • 命令格式:0x51 [LBA地址] 0xFF

    • 期望响应 R1=0x00(无错误)。

  2. 等待数据起始令牌

    • 持续读取MISO,直到收到 0xFE(数据起始标志)。

  3. 接收数据块

    • 读取 512字节数据 + 2字节CRC(SPI模式下CRC可忽略)。

  4. 结束操作

    • CS拉高,结束传输。

时序示例:
Host: CMD17 -> [CMD] [LBA] [CRC] 0xFF
Card: R1(0x00) -> 0xFE [512B Data] [CRC]

四、写入数据块(CMD24)时序

  1. 发送CMD24(写单个块)

    • 命令格式:0x58 [LBA地址] 0xFF

    • 期望响应 R1=0x00

  2. 发送数据起始令牌

    • 发送 0xFE

  3. 发送数据块

    • 写入 512字节数据 + 2字节CRC(可为0xFF)。

  4. 接收写响应

    • 等待 Data Response Token(0x05 表示接受数据)。

  5. 等待写入完成

    • 持续读取MISO,直到返回非0xFF值(忙状态结束)。

时序示例:
Host: CMD24 -> [CMD] [LBA] [CRC] 0xFF
Card: R1(0x00)
Host: 0xFE [512B Data] [CRC]
Card: Data Response Token (0x05)

五、关键时序参数

  1. 命令响应超时

    • 典型值 8个字节时间(未收到响应则重试)。

  2. 数据块超时

    • 读操作等待起始令牌 100ms,写操作等待忙状态 250ms

  3. SPI时钟频率

    • 初始化阶段建议 ≤400 kHz,初始化后可提升至 全速(如25 MHz)

六、注意事项

  1. CRC校验
    SPI模式下CRC可禁用(默认填充0xFF),但需确保命令格式正确。

  2. 多块操作

    • 读多块使用 CMD18,写多块使用 CMD25,需发送终止命令(CMD12)。

  3. 错误处理

    • 若收到错误响应(如R1=0x04),需重新初始化或检查物理连接。

通过以上时序流程,可实现对SD NAND的SPI模式读写操作。建议结合具体芯片的数据手册验证细节参数。

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