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TF卡座
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浅析TF卡座协议学习点滴

发布日期:2018-09-13 作者:admin 点击:

TF卡座

首先TF卡座有所谓操作模式(operation mode)的概念,每种操作模式又具体对应一种或多种状态,主机通过发送命令可以使TF卡座在不同的状态间转换,TF卡座则接受命令,并根据自己现在所处状态做出不同的响应。


系统上电时刻或者搜寻TF卡座时,TF卡座控制器应该处于TF卡座识别模式;TF卡座在刚接入系统时刻也处于这种模式,并且处于此模式下的Idle状态。


TF卡座识别模式:在这种模式下,控制器会检验TF卡座的工作电压范围,识别TF卡座类型,并要求它们发送各自的相对地址(Relative Card Address);这些操作在SD卡各自的CMD线上进行。所有的操作均使用默认的 SD卡识别时钟频率(identification clock rate)


TF卡座复位:发送GO_IDLE_STATE(CMD0)到SD卡后,除处于非活动状态(Inactive state)之外的SD卡都会进入空闲状态(Idle state);在Idle状态,SD卡的CMD线处于输入模式,默认相对地址为0x0000,默认驱动寄存器设定为最低速度,最大驱动电流能力。


工作条件检测


在控制器和TF卡座进行任何通信之前,控制器不清楚TF卡座支持的工作电压范围,故而控制器首先使用默认的电压发送一条reset指令(CMD0),紧跟着的CMD8指令,用于取得TF卡座支持工作电压范围数据。SD卡通过检测CMD8的参数部分来检查控制器使用的工作电压,控制器通过分析回传的CMD8参数部分来校验SD卡是否可以在所给电压下工作。如果SD卡可以在指定电压下工作,则它回送CMD8的命令响应字,其中包含check voltage, check pattern。如果SD卡不支持所给电压,则SD卡不会给出任何响应信息,并继续处于Idle状态。在PLV2.0(physical layer version2.0)下,在首次执行ACMD41之前,必须执行CMD8指令,用以初始化SDHC卡,SDHC卡根据是否接收到CMD8指令来鉴别控制器是否支持PLV2.0协议。使用低电压的控制器也必须在ACMD41命令之前发送CMD8,避免可以工作在两种电压模式下的SD卡因为没有接收到CMD8, 而默认工作在高电压环境下,被误认为是只支持高电压工作模式。 :


SD_SEND_OP_COND(ACMD41)命令的目的是给予SD卡控制器一个识别SD卡是否可以在所给Vdd范围下工作的机制,如果SD卡无法在指定Vdd范围内工作,则它会进入非活动状态(Inactive state)。要注意的是,ACMD41是应用相关型命令,因而,每次发出的ACMD41命令都必须紧跟在一条APP_CMD(CMD55)命令之后。在空闲态(Idle State)下使用的CMD55命令使用默认的卡相对地址(RCA)0x0000。


每次控制器发送CMD0复位SD卡后,都要重新进行系列初始化操作(CMD8,ACMD41...)。

如果ACMD41指令的OCR比特位为0,控制器可以查询各个SD卡,并决定它们共同的工作电压范围。在作为查询的ACMD41指令发送之后,SD卡并不会开始初始化过程,直到控制器重新发送一条ACMD41指令。


SD卡初始化和识别过程:

在CMD8命令发送之后的ACMD41指令其功能有所扩展,在参数里多了HCS部分,在响应里面多了CCS(Card Capacity Status)部分。HCS参数会被不响应CMD8命令的SD卡所抛弃。控制器向不响应CMD8的卡发送ACMD41指令时,HCS位应该设置为零0。如果向SDHC卡发送HCS位为0的ACMD41命令,SDHC卡返回的响应,其busy标识位永远为0,代表忙状态。HCS标识位用来表明SD卡是否已经完成初始化,如果未完成,HCS为零,否则为1,如果HCS为0,控制器会重复发送ACMD41指令,SD卡只检查首次接收到的ACMD41指令的HCS位。

响应CMD8的SD卡发送的对于ACMD41指令响应会包含CCS部分,控制器只检查HCS标志位为1的响应所包含的CCS位。CCS=1表明其为SDHC卡,否则为标准SD卡。

控制器随后发送ALL_SEND_CID(CMD2)命令,查询各个卡的CID(unique card identification)值,还没有被识别的SD卡(处于Ready状态)会发送CID值作为响应,发送完CID值之后,SD卡进入识别状态(Identification state),然后控制器发送CMD3(SEND_RELATIVE_ADDR)命令,要求各个SD卡发送一个新的相对地址(RCA),RCA在之后的数据传输模式中用于寻址。RCA发送完之后。SD卡进入Stand-by状态,在这个状态,如果控制器想要给SD卡分配一个新的RCA,它可以发送另一条CMD3命令给SD卡。最后发布的RCA为SD卡的真实RCA。


数据传输模式:

在SD卡识别模式结束之前,控制器使用的时钟频率均为Fod。在数据传输模式,控制器可能会使用Fpp频率。控制器发送一条SSEND_CSD(CMD9)命令来获取SD卡CSD寄存器(Card Specific Data)里面的描述值,譬如,块长度,卡容量信息等。广播命令SET_DSR(CMD4)为各个已识别的SD卡配置驱动阶段(??)。它会向SD卡的DSR寄存器写入相关的信息。控制器的时钟频率也在这个时刻从Fod转到Fpp。SET_DSR命令是可选的。

CMD7命令用来选择某个SD卡,使其进入Transfer状态,在指定时间段内,只有一个卡能处于Transfer状态。当某个先前被选中的处于Transfer状态的SD卡接收到CMD7之后,会释放与控制器的连接,并进入Stand-by状态。当CMD7使用保留地址0x0000时,所有的SD卡都会进入Stand-by状态。

数据传输模式下各个状态的转换关系总结如下:

所有的数据读命令都可以被停止命令(CMD12)在任意时刻终止。数据传输会终止,SD卡返回Transfer状态。读命令有:块读操作(CMD17)、多块读操作(CMD18)、发送写保护(CMD30)、发送scr(ACMD51)以及读模式下的普通命令(CMD56)

所有的数据写命令都可以被停止命令(CMD12)在任意时刻终止。写命令也会在取消选择命令(CMD7)之前停止。写命令有:块写操作(CMD24,CMD25)、编程命令(CMD27)、锁定/解锁命令(CMD42)以及写模式下的普通命令(CMD56)数据传输一旦完成,SD卡会退出数据写状态,进入Programming状态(传输成功)或者Transfer状态(传输失败)

如果块写操作被叫停,但是写操作包含的最终块其长度和CRC校验是正确的话,数据会被编程到SD卡(从缓存写入到Flash?)

SD卡可能会提供缓存模式,意思是前次写入块在编程到Flash的时刻,控制器可以接着发送下一块的数据

当写缓存为满时刻,并且SD卡处于Programming状态,DAT0会保持为低电平(BUSY),表明其为忙状态

写CSD,写保护,擦除这些操作没有缓存的功能,当SD卡正在处理这些命令的时候,其余的数据传输命令会被忽略。当SD卡为忙,并且处于Programming状态的时候,DAT0也会被SD卡拉低,

在SD卡处于Programming状态时候,不允许控制器发送设置参数命令。设置参数命令有:设置块长度(CMD16)、擦除块开始(CMD32)以及擦除块结束(CMD33)

在SD卡编程时刻,读命令也是不允许的

当把另一个卡从Stand-by状态转换为Transfer状态的时候,正处于erase和Programming状态的卡其操作不会终止,它会自动进入Disconnect状态,释放数据线。

处于Disconnect状态的卡可以通过发送CMD7命令使其脱离此状态,并进入Programming状态,并重新激活忙标识符

复位SD卡(使用CMD0或者CMD15)会终止任何等待中或正在进行的Programming操作。这可能会损毁SD卡的数据

CMD34-37 CMD50,CMD57保留。


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