问题出在SD NAND与标准SD卡(如你的8GB TF卡)在初始化过程、命令响应、容量报告或物理层特性上存在差异,而AC6956的SDIO控制器固件/驱动没有完全处理好这些差异,特别是对于较小容量或特定型号的SD NAND。
上电/初始化时序与电压:
VCC 电压: 确认你的板子给SD NAND的VCC电压在其规格书要求的范围内(通常是3.3V)。使用示波器测量上电瞬间和稳定后的电压,确保没有跌落或过冲。SD NAND可能比TF卡对电压波动更敏感。
上电时序: SD规范对上电时VCC的上升时间、时钟(CLK)在VCC稳定后多久可以开始切换、CMD/DAT线何时可以开始操作有要求。SD NAND可能对此更严格。检查AC6956的SDIO控制器初始化代码,看是否有配置上电延时或时钟启动延时的选项。
复位/卡检测(CD/DAT3 上拉):
确认SD NAND的CD/DAT3引脚是否按规范要求接了上拉电阻(通常50K-100K欧姆)。这是初始化过程中非常重要的信号。
检查AC6956的卡检测逻辑配置(硬件检测CD引脚电平变化或软件轮询CMD0复位响应)。确保在插入SD NAND后,控制器能正确感知到"卡存在"状态。
CMD0 (GO_IDLE_STATE) 复位:
这是初始化的第一步。控制器发送CMD0复位卡,使其进入Idle状态。
问题点: SD NAND可能需要更长的复位时间或在特定条件下才能正确响应CMD0。有些SD NAND在CMD0后需要等待一段时间再发送后续命令。
排查: 用示波器或逻辑分析仪抓取CMD线波形,看发送CMD0后SD NAND是否在DAT0线上拉低(表示忙)或是否返回有效的响应(应该是0x01, Idle状态)。观察响应时间是否超时。
CMD8 (SEND_IF_COND) - 检查工作电压:
这是SD规范V2.0引入的命令,用于检查卡支持的工作电压和模式。
问题点:
你的512MB SD NAND可能只支持SD V1.x规范(不支持CMD8),而你的8GB TF卡支持SD V2.0+(支持CMD8)。
AC6956的驱动可能在初始化流程中强制发送了CMD8。如果SD NAND不支持CMD8,它不会响应(保持DAT0高阻态),导致控制器误认为无卡或错误卡。
SD NAND即使支持SD V2.0+,对CMD8的响应参数也可能与TF卡不同。
排查:
最关键的一步! 查找AC6956的SDIO驱动代码或SDK文档,确认其初始化流程是否发送了CMD8。如果是,尝试修改驱动,使其在发送CMD8前先检测卡是否支持高容量(这通常不可行)或者更实际的做法是:在发送CMD8后检查响应。如果收到无效响应(0x05)或超时无响应,则判定为SDSC卡(V1.x)并跳过后续需要CMD8支持的步骤(如使用ACMD41 with HCS bit)。
查看SD NAND规格书,确认其支持的SD规范版本(V1.0? V1.1?)。如果是V1.x,则绝对不能发送CMD8。
ACMD41 (SD_SEND_OP_COND) - 初始化并查询工作电压范围:
这是让卡结束初始化并进入Ready状态的命令。控制器会不断发送ACMD41,直到卡的响应中的"忙"位清除。
问题点:
HCS 位: ACMD41的参数包含一个Host Capacity Support
位。对于SDHC/SDXC卡(容量>=2GB),此位需要置1。但对于你的512MB SDSC卡,此位必须置0!如果AC6956驱动在发送ACMD41时总是把HCS位置1(因为它假设现在都是大容量卡),SDSC卡会拒绝初始化。
OCR 值: 驱动发送的ACMD41中携带的OCR(Operating Conditions Register)值必须匹配SD NAND支持的电压范围(比如0x00FF8000 表示支持3.2V-3.3V)。不匹配会导致卡不响应。
超时时间: SD NAND完成初始化可能需要比TF卡更长的时间(几十毫秒到几百毫秒)。驱动设置的ACMD41轮询超时时间可能不够长。
排查:
检查驱动代码: 找到发送ACMD41的地方。确认发送给SDSC卡(512MB)时,HCS位是0! 确认发送的OCR值正确(参考SD NAND规格书或尝试通用值0x00FF8000)。
增加超时: 增大驱动中等待ACMD41完成(忙位清除)的超时时间(例如增加到500ms或1s)。
CMD58 (READ_OCR) / CMD16 (SET_BLOCKEN) 或其他命令:
在初始化序列中可能还有其他命令。SD NAND可能对这些命令的响应或时序有特殊要求,或者根本不支持某些命令。抓取完整的初始化命令序列波形对比正常(TF卡)和异常(SD NAND)情况。
物理层/电气特性:
信号质量: SDIO工作在较高频率(初始化阶段通常是400kHz,识别后可能更高)。SD NAND直接焊在板上,其信号完整性可能受PCB走线长度、阻抗匹配、干扰等影响更大。检查CLK、CMD、DAT0-DAT3线的走线是否尽量短且等长(差分对尽量等长),是否有串扰源(如WiFi天线、电源)。在CLK线上串联一个小电阻(如22-33欧姆)有时能改善信号振铃。
上拉电阻: 除了CD/DAT3,CMD和DAT线在控制器端通常也需要上拉电阻(10K-100K欧姆),确保在空闲时处于确定的高电平状态。检查原理图和PCB是否正确连接。
容性负载: 直接焊接的SD NAND可能比通过卡座的TF卡引入更大的容性负载,影响信号边沿。确保驱动能力足够。
SD NAND 特定行为:
深度睡眠: 某些SD NAND在上电前可能处于非常深的睡眠状态,需要特定的唤醒序列(可能不止一个CMD0)。
制造商特定初始化: 极少数情况下,SD NAND可能需要一些非标准的私有的命令序列才能激活。这需要查阅其非常详细的规格书或咨询供应商。
坏块管理: 虽然初始化阶段影响不大,但如果SD NAND出厂时有坏块且管理逻辑特殊,也可能影响初始识别(可能性较低)。
抓取波形! 这是最直接有效的方法。使用逻辑分析仪(带SD协议分析功能最好)或示波器,同时抓取CLK、CMD、DAT0(至少DAT0)在插入TF卡(正常)和插入SD NAND(异常)时的上电及初始化过程波形。对比两者的差异:
卡检测(CD/DAT3)电平变化?
CMD0是否发送?SD NAND是否有响应?响应时间?
CMD8是否发送?SD NAND是否有响应?响应内容?
ACMD41是否发送?参数(特别是HCS位)是否正确?SD NAND响应是什么?忙位多久才清除?
在哪个命令之后通信失败?
检查驱动初始化流程 (针对SDSC卡):
确认是否发送了CMD8。 如果驱动发送了CMD8且SD NAND规格书说它只支持V1.1或更早,那么问题很可能在这里。修改驱动:在发送CMD8后检查响应,如果是无效响应或超时,则按照SDSC V1.x卡流程处理(不设置HCS位发送ACMD41)。
确认发送ACMD41给SDSC卡时,HCS位=0。
确认ACMD41的超时时间足够长(>=500ms)。
确认发送的OCR值合理。
检查硬件连接:
仔细核对原理图,确认SDIO的所有信号线(CLK, CMD, DAT0-3, CD/DAT3, VCC, VSS)连接正确无误。
确认所有必要的上拉电阻(CD/DAT3, CMD, DAT0-DAT3)都已焊接,阻值正确。
测量SD NAND供电电压(3.3V)是否稳定且在规格范围内(用示波器看动态)。
检查PCB走线,尽量短,远离干扰源。
查阅文档:
AC6956 SDK/驱动手册: 查找关于SDIO初始化的配置选项、时序参数、调试信息输出等。看是否有针对小容量卡或特定兼容性问题的说明或已知Bug。
SD NAND 规格书: 仔细阅读其支持的SD规范版本、电压要求、上电时序要求、初始化流程有无特殊说明。确认其容量确实是512MB(4096 Mbit),是SDSC卡。
尝试降低时钟频率: 如果驱动允许,尝试在初始化阶段将SDIO时钟频率降到最低(如100kHz甚至更低),看是否能识别。如果能识别,说明是高频下的信号完整性问题。
寻求供应商支持:
杰理 (Actions): 咨询其技术支持,提供你的详细硬件配置、SD NAND型号、抓取的波形(如果有),询问AC6956 SDK是否存在已知的SD NAND兼容性问题,特别是对较小容量SDSC卡的支持情况,以及如何修改驱动。
SD NAND 供应商: 提供你的主控型号(AC6956)和遇到的问题,询问该型号SD NAND是否有特定的初始化要求或已知的兼容性问题。
CMD8 和 HCS位 是最常见的"凶手"! AC6956驱动很可能默认按SDHC/SDXC卡流程走,强制发送CMD8并用HCS=1发送ACMD41,而你的512MB SDSC卡无法正确处理这些。
波形分析是破案的关键证据。 没有波形,就像闭着眼睛修车。
仔细检查驱动对SDSC卡(V1.x)的支持逻辑。 重点在是否错误发送CMD8、ACMD41的HCS位是否置0、超时是否足够。
不要忽视硬件基础: 电压、上拉电阻、信号质量是通信的基石。
最近有开发者反馈,使用同款主控连接小容量存储时,通过调整SDIO驱动中的ocr
参数和bus_hz
初始值解决了类似问题。建议检查SDK中相关配置结构体,尝试将初始时钟频率设为200-400kHz,并确认OCR值设置为0x300000
而非默认的0xc0ff8000
。
解决这类问题需要耐心和系统性排查。从软件配置(特别是初始化流程对SDSC卡的支持)入手,结合硬件检查,并用仪器观察实际通信过程,是最有效的方法。祝你顺利解决问题!
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