sd卡原理及内部结构

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1、摘要摘要 SD 卡（Secure Digital Memory Card）是一种为满足安全性、容量、性能和使用环境等各方面的需求而设计的一种新型存储器件，它的出现提供 了一种便宜的、结实的卡片式的存 储媒介。SD 卡允许在两种模式下工作，即 SD 模式和 SPI 模式，SD 卡在24mm32mm2.1mm 的体积内结合了SanDisk快闪记忆卡控制与 MLC（Multilevel Cell）技术和 Toshiba（东芝）0.16u 及0.13u 的 NAND 技术，通过9针的 接口界面与专门的驱动器相连接，不需要额外的电源来保持其上记忆的信息。而且它是一 体化固体介质，没有任何移动部分，所以不

2、用担心机械运动卡的容量从兆字节到最高 不等。容量范围如此之宽，可为众多应用提供 充足的外部存储空间。 卡做为各种消费电子产品外部存储的应用、开发技术己经非常 成熟、广 泛。关键字 SD 卡 存储器一一 SD 卡发展历程卡发展历程SD 卡的技术是基于 MultiMedia 卡（MMC）格式上发展而来，大小和 MMC 卡差不多， 尺寸为32mm x 24mm x 2.1mm。长宽和 MMC 卡一样，只是比 MMC 卡厚了0.7mm，以 容纳更大容量的存贮单元。SD 卡与 MMC 卡保持着向上兼容，也就是说，MMC 卡可以被 新的 SD 设备存取，兼容性则取决于应用软件，但 SD 卡却不可以被 MM

3、C 设备存取。 （SD 卡外型采用了与 MMC 卡厚度一样的导轨式设计，以使 SD 设备可以适合 MMC 卡)。SD 卡接口除了保留 MMC 卡的7针外，还在两边加多了2针，作为数据线。采用了 NAND 型 Flash Memory，基本上和 SmartMedia 的一样，平均数据传输率能达到2MB/s。设有 SD 卡插槽的设备能够使用较簿身的 MMC 卡，但是标准的 SD 卡却不能插入到 MMC 卡插槽。SD 卡能够插于 CF 卡和 PCMCIA 卡上，插上转接器使用；而 miniSD 卡和 microSD 卡亦能插上转接器于 SD 卡插槽使用。一些 USB 连接器能够插上 SD 卡，而且一

4、 些读卡器亦能够插上 SD 卡，并由许多连接埠，例如 USB、FireWire 等存取使用。 SD 卡 的结构能保证数字文件传送的安全性，也很容易重新格式化，所以有着广泛的应用领域， 音乐、电影、新闻等多媒体文件都可以方便地保存到 SD 卡中。因此不少数码相机也开始 支持 SD 卡。SD 卡是东芝在 MMC 卡技术中加入加密技术硬件而成，由于 MMC 卡可能会较易让使 用者复制数码音乐，东芝便加入这些技术希望令音乐业界安心。类似的技术包括索尼的 MagicGate，理论上加密技术可引入一些数码版权管理措施，但这功能甚少被应用。 二二 SD 卡的结构组成卡的结构组成2.1 SD 卡内部结构及引脚

5、如下图所示：SD 卡内部图.JPG2.2、SD 卡管脚图卡管脚图：SD 卡图.JPGSD 卡主要引脚和功能为：CLK：时钟信号，每个时钟周期传输一个命令或数据位，频率可在 025MHz 之间变化，SD卡的总线管理器可以不受任何限制的自由产生 025MHz 的频率；CMD：双向命令和回复线，命令是一次主机到从卡操作的开始，命令可以是从主机到单卡寻址，也可以是到所有卡；回复是对之前命令的回答，回复可以来自单 卡或所有卡；DAT03：数据线，数据可以从卡传向主机也可以从主机传向卡。SD 卡以命令形式来控制 SD 卡的读写等操作。可根据命令对多块或单块进行读写操作。在 SPI模式下其命令由 6 个字节

6、构成，其中高位在前。SD 卡命令 的格式如表 1 所示，其中相关参数可以查阅 SD 卡规范。2.3、MicroSD 卡管脚图：卡管脚图：MicroSD 卡管脚图.JPGSD 卡与 MicroSD 卡仅仅是封装上的不同，MicroSD 卡更小，大小上和一个 SIM 卡差不多，但是协议与 SD 卡相同。2.4 Sd 卡的操作模式卡的操作模式2.5 Sd 卡的操作时序卡的操作时序把引脚去掉2.6 Sd 卡的寄存器卡的寄存器2.7 初始化初始化 SD 卡工作流程卡工作流程三三 关于关于 SD 卡的几点注意事项。卡的几点注意事项。1、无论我们愿意不愿意，SD 卡每次读写数据的最小单位是 1 个扇区，即

7、512 个字节。2、SD 卡与单片机连接的 SPI 总线不能太长，要尽量短。这样的好处是速度可以更快，也不容易出错。3、虽然我们并不关心 FAT 文件表，但是我们仍然要关心 SD 卡的存储结构，如果我们不想使用 PC 机来读取保存在 SD 卡上的数据那我们就不用关心 SD 存储结构了。但，作为一个大容量的可移动存储设备，不能用 PC 机来读取是个很大的遗憾，我解决这个遗憾的方法如下：3-1、因为我不了解 FAT 复杂的结构，所以我做的程序没法去按照 FAT 表的各项功能来进行创建文件、删除文件、创建目录等等操作。3-2、虽然我们的单片机不能创建文件，但是 PC 机是可以创建文件的啊！所以我使用

8、 PC 机将SD 卡格式化，之后在 SD 卡上创建一个大文件，比如我的 128M 的 SD 卡上我建立了一个100M 的文件。这里需要注意一下，一般使用 windows 创建文件的功能时是没有办法指定创建文件的大小的，空文件就是 0 个字节的长度，而我们是需要一个固定长度的文件的，所以我用VC 编写了一个小软件，这个软件可以为我创建一个 100M 长度的空文件，记住，这点很重要：一个固定长度的空文件3-3、虽然我们建立了个文件在 SD 卡上，可是我们因为不去了解 FAT 表，所以我们一样不知道这个文件到底位于 SD 卡的什么地方，不要以为它会在 0 字节的地方开始，为了找到这个文件的开始位置，

9、我们可以在建立的那个空文件的开头写上几个字符，比如我程序里面写的“DATASTART”，接下来我们要做的就是一个扇区一个扇区的去找这个几个特殊的字符，这是个笨方法，但却是最简单直观的方法。这个方法有两个缺点：a、如果文件建立在整个 SD 卡的后面，那找到这个文件需要漫长的等待。b、如果碰巧某个文件里面也有我们定义的那个特殊字符串的话，那就乱套了！不过好在我们使用的 SD 卡一般都是专用的，并不能拿去做其他应用，比如从公司 copy 点文件回家之类的，那就能保证这个 SD 卡上文件的简单性，即只有我们需要的那个文件，其他文件并不存在，而且这个文件肯定会从 SD 卡开始的那些扇区中的某一个开始。这

10、样说来的话找到这个字符串也不是那么慢嘛！_。不过这里要建议一下，在使用SD 卡之前最好用 windows 将它完全格式话一下。3-4、一旦我们找到了我们要写入文件的起始位置（它一般表示为一个扇区号），那我们就可以在这个起始扇区的下一个扇区写入数据了。四四 SD 卡的用途卡的用途SD 卡多用于 MP3随身听、数码摄像机、数码相机等，也有用于笔记本电脑上。其投 影面积与 MMC 卡相同，只是略微厚一点，为2.1mm，但是 SD 卡的容量大得多，且读写 速度也 MMC 卡快4倍。同时，SD 卡的接口与 MMC 卡是兼容的，支持 SD 卡的接口大多 支持 MMC 卡。目前 SD 卡在数码相机中正在迅速

11、普及，大有成为主流之势。SD 卡在今年 的发展很快，已经开始威胁到 CF 卡的市场份额了。这是由于 SD 卡的体积要比 CF 卡小 很多，并且 SD 卡在容量、性能和价格上和 CF 卡的差距越来越小，而这两年支持 SD 卡 的手机迅速在市场走热，因此，SD 卡的迅速成长绝对不是偶然的。最重要的一点就是 MMC 卡也能和 SD 卡相兼容，这也正是 SD 卡迅速走红的原因之一。不过注意的是，在某 些产品例如手机上，SD 卡和 MMC 卡是不能兼容的。现在的 SD 卡容量由8MB 到32GB 不 等。五五 SD 卡的辨别卡的辨别SD 卡身材小巧，一般消费者在购买之前不会有太多了解，因此从外观上辨别有

12、些困 难，下面为大家介绍一下市场上常见的 SanDisk 牌 SD 卡真假的辨别方法： 首先是看存 储卡本身，sandisk 正品储存卡都在正面贴有激光变彩标签，不同角度都会产生激光色彩 变化。其次是国内代理的行货正品卡，均采用了与上面相类似的塑料封装的包装形式，但 是右下的“5年保证”的字样和日文均改为了图形表明的5年质保。另外，还可以从 SD 卡底部是否有缺口来进行最简单识别，由于正品 SanDisk 牌 SD 卡背面产地上方的编号是唯一的，并可通过 800 电话查询真伪，但据说这一查询系 统目前尚未做好。六六 SD 卡卡“保养保养”小常识小常识1、如 SD 卡在相机正常使用后，在电脑上查

13、看所拍照片，需要翻转所查看的照片的时 候，请先把照片复制到电脑上再进行操作，若直接在卡里面修改后，再次把卡放在相机里 查看相关图片，会出现无法查看该照片的情况，大量的图片被修改后有可能会使 SD 卡“瘫 痪”，要格式化后才能再正常使用。2、SD 卡在相机里面拍摄过程中如出现卡机、死机的情况，可能是该 SD 卡有故障的 情况或寿命已到，请用读卡器把卡里面的内容导出来保存再进行格式化（如果是要坏的卡 读取、复制的时候会慢很多） ，格式化完后有的能正常使用，但建议是别再使用，故障的卡 则是要打开该内存卡文件一直提示格式化。总结与展望总结与展望本设计课题在分析卡的原理及内部结构规范的基础上，为测量仪器

14、提供了便捷、 可靠、实时、海量的数据存储方式和接口。通过尝试选择卡作为测量仪器系 统的存储介质，在经过翻阅资料、修改设计、编写程序等工作后，终于实现预定 目标。为卡在数据存储和交换领域的应用开辟了广阔的前景。参考文献参考文献致谢 致 谢 本论文的工作是在我的导师 *的悉心指导下完成的，*严谨的 治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢*对我的关心和指导。*悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予 了我很大的关心和帮助，在此向*老师表示衷心的谢意。 *教授对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心 的感谢。 在实验室工作及撰写论文期间，*老师对我论文中研究工作给予了热情帮 助，在此向他们表达我的感激之情。 另外也感谢同学们的理解和支持使我能够在学校专心完成我 的学业。