要使SD NAND进入SPI模式,需通过特定的初始化序列和硬件操作实现。以下是基于技术文档和实践总结的完整流程及关键要点:
接口连接
CS
(片选,低电平有效)
CLK
(时钟,主控输出)
DI/MOSI
(主控输出,SD NAND输入)
DO/MISO
(SD NAND输出,主控输入)
SPI引脚定义:
电平匹配:SD NAND工作电压通常为3.3V,需确保主控MCU的I/O电压兼容,否则需电平转换。
时钟配置
初始化阶段SPI时钟频率需≤400 kHz(低速模式),初始化完成后可提升至25 MHz(SD NAND最高支持速率)。
以下是进入SPI模式的核心流程,需严格按顺序执行:
上电同步时钟
发送至少74个空时钟周期(CLK切换,无数据传输),确保SD NAND内部电压稳定(64个CLK用于供电上升,10个CLK用于同步)。
此阶段CS
和MOSI
(DI)保持高电平。
发送CMD0复位命令
拉低CS
使能器件,发送CMD0(0x40),参数为4字节0x00000000
+ CRC填充0x95
(SPI模式可忽略CRC,固定用0x95
)。
预期响应:0x01
(IDLE状态),表示SD NAND已进入SPI模式。
若响应非0x01
,重复步骤1~2。
鉴别SD卡版本(CMD8)
0x01
+ 后续4字节0x000001AA
→ SDHC/SDXC卡(块寻址)
无响应 → SD1.0或MMC卡。
发送CMD8(0x48),参数为0x000001AA
(电压范围2.7~3.6V)。
预期响应:
初始化卡完成(ACMD41循环)
CMD55告知后续为应用命令;
ACMD41检测初始化状态(参数0x40000000
表示支持高容量卡)。
循环发送 CMD55(0x77) + ACMD41(0x69):
预期响应:0x00
(初始化完成),若为0x01
则继续循环。
设置扇区大小(CMD16)
发送CMD16(0x50),参数为0x00000200
(512字节/扇区)。
响应0x00
表示配置成功。
切换高速模式
初始化完成后,提升SPI时钟至最高25 MHz(通过MCU SPI配置寄存器调整)
步骤 | 命令 | 参数 | 预期响应 | 失败处理 |
---|---|---|---|---|
复位卡 | CMD0 | 0x00000000 | 0x01 | 重发74 CLK + CMD0 |
电压与版本检测 | CMD8 | 0x000001AA | 0x01 + 0x000001AA | 按SD1.0流程处理 |
初始化循环 | CMD55 + ACMD41 | 0x40000000 | 0x00 | 循环发送至成功 |
扇区设置 | CMD16 | 0x00000200 | 0x00 | 重发或检查容量 |
SPI通信模式:
必须使用 SPI Mode 3(CPOL=1, CPHA=1),即时钟空闲时为高电平,数据在第二个边沿采样。
命令传输时,MOSI
空闲态为高电平。
CS片选时序:
每次命令发送前拉低CS
,响应接收后拉高CS
并追加8个空时钟(供SD NAND内部处理)。
初始化超时处理:
ACMD41循环需设超时退出(如1秒),避免死循环5。
若始终无响应,检查硬件连接或更换SD NAND(部分旧卡或MMC卡需特殊处理)。
SPI模式限制:
仅支持单线传输(SD模式可四线),速度低于SD模式。
容量识别:SPI模式需通过CMD9
(读取CSD寄存器)获取容量信息,而非自动识别。
核心操作:通过 CMD0 + 低电平CS 强制切换SPI模式,配合低速时钟和ACMD41循环完成初始化。
适用场景:老款MCU(无SDIO接口)或SDIO被占用时,SPI模式是SD NAND的最佳接入方案。
调试建议:
使用逻辑分析仪捕捉CLK/CS/MOSI信号,验证时序;
优先选择兼容性好的SD NAND品牌(如CS创世系列)。
提示:若初始化失败,重点检查 74个CLK同步、CMD0响应值 及 SPI Mode 3配置,90%问题源于此三点。
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