SD卡的三种传输模式及功能解析

1.引言

我们现在处在信息时代里，数码相机，笔记本电脑等电子设备都已进入千家万户。而这些都离不开存储设备。存储设备在从选数管，到打孔卡、硒鼓、光盘、软盘、磁带、固态硬盘等的变迁中，有一位成员脱颖而出——它就是SD卡。SD卡以大容量，低功耗，小巧轻便，热插拔，价格便宜等特点，在如今的移动存储中占有重要的地位，比如现在的笔记本电脑、数码相机、mp4等数码产品，都无一例外的带有SD卡读卡器接口，方便用户使用。

今天我们就以广州致远电子出品的逻辑分析仪系列产品LAB7504为例，介绍其在SD卡设计中的应用。

2.SD卡简介

SD卡共支持三种传输模式：SPI模式（独立序列输入和序列输出），1位SD模式（独立指令和数据通道，独有的传输格式），4位SD模式（支持四位宽的并行传输）。表1介绍了数据率与模式的关系。

SD模式的总线拓扑结构为：

一个主机（如微控制器）、多个从机（卡）和同步的星形拓扑结构。

所有卡共用时钟CLK、电源和地信号。而命令线（CMD）和数据线（DAT0~DAT3）则是卡的专用线，即每张卡都独立拥有这些信号线。表2介绍了SD模式下的信号功能。

在SPI模式下，主机使用SPI总线访问卡，微控制器在卡上电后的第1个复位命令就可以选择卡进入SD模式或SPI模式，但在卡上电期间，它们之间的通信模式不能更改为SD模式。

表3介绍了SPI模式下的信号功能。

3. 解码分析

SD卡的协议比较复杂，并且模式也比较多，每个模式里面的命令，响应行为，数据令牌的CRC等也很复杂，如果在设计中，需要让研发人员对一个个逻辑电平进行解析，那效率是实在太低了，并且也容易出错，广州致远电子有限公司出品的LAB7504逻辑分析仪带有SD卡SPI模式，以及SD模式的插件解码工具，可以轻松的帮助工程师快速直观的分析SD卡总线上的命令以及数据等信息。下面分别介绍下两种模式的解码插件。

SD模式

分别点击逻辑分析仪上位机【工具】、【插件管理器】，选择“S D卡S D模式协议分析”。弹出S D_SDMODE设置对话框。按照采集SD卡的实际情况填写总线设置选项，本次采集的总线设置如图1所示（截掉颜色设置与显示设置）。

参数设置简介

CLK：选择要解码数据的时钟信号，代表协议中的CLK时钟信号。

块长：输入多块传输过程中的块的数目。在读写数据块的过程中，有多块读写命令，用户需要设置多块读写时候块的数目，在块长中输入相应的数字。

CLK频率：输入时钟频率。时钟频率是指时钟信号传输的频率，根据时钟信号的传输而设置。

宽总线：选择是否宽总线传输。

即是否选择4位SD模式，单总线即1位SD模式。

CMD总线设置：设置命令总线参数。

DATA总线设置：设置数据总线参数。

帧颜色设置：设置解码后包中各个帧的显示颜色。

包颜色设置：设置解码后包的显示颜色。

显示方式：设置解码后数据的显示方式，分别为十六进制，十进制和字符格式。

下面看看通过插件解码后的结果。如图2所示，将解码后的信号放大，可以看到开始位：START；传输位：ToCar d；命令：READ_MULTIPLE_BLOCK等信息（这里还有命令参数，CRC校验，结束位等信息没有显示出来）。

如图3所示，数据总线解码后的结果，其中红色框中是数据起始标志。

SPI模式

分别点击逻辑分析仪上位机【工具】、【插件管理器】，选择“SD卡SPI模式协议分析”。弹出SD_SPI设置对话框。按照采集SD卡的实际情况填写总线设置选项，本次采集的总线设置如图4所示（截去颜色设置与显示设置）。

参数设置简介

CS：选择片选信号线，代表协议中的CS片选信号。

CLK：选择要解码数据的时钟信号，代表协议中的CLK时钟信号。

块长：输入多块传输过程中的块的数目。

CLK频率：输入CLK信号的时钟频率。

SPI模式：选择SPI解码的模式，从第一个或者是第二个脉冲开始，上升沿或者下降沿采样。

DataIn总线：设置协议中的输入总线信息。

DataOut总线：设置协议中的输出总线信息。

帧颜色设置：设置解码后包中各个帧的显示颜色。

包颜色设置：设置解码后包的显示颜色。

显示方式：设置解码后数据的显示方式，分别为十六进制，十进制和字符格式。

由于篇幅限制，在这里对SPI模式的解码就不做过多的描述，对软件解码后的指令以及数据的查看方式，与SD模式下的操作是类似的，这些读者可以在实际应用的时候自己操作体验。

这里给出观察开始传输命令的截图，如图5所示，错误！未找到引用源。起始，命令的信息一目了然。

4. 总结

使用广州致远电子有限公司出品的逻辑分析仪软件所带的SD卡分析插件功能，可以帮助工程师离开单一的逻辑信号的分析，快速直观的对传输过程的命令数据进行分析，快速的发现问题所在，提高工程师的工作效率。同时，LAB7504提供了出色的采样速率和存储容量，可以很容易发现通信信号间的时序问题，帮助工程师最快的发现并解决当前问题和潜在的时序隐患。
来源；电子工程网