SPI总线协议解析：SD卡通信标准

"SPI总线协议SD卡规范书——SanDisk Secure Digital Card Product Manual Version 2.2，译者醇酒" SPI（Serial Peripheral Interface）总线协议是一种简单且广泛使用的串行通信协议，用于微控制器与其他外围设备之间的通信。在SD卡的应用中，SPI模式提供了连接主控制器和SD卡的接口，特别适用于低速和简单系统设计。本章内容详细阐述了SPI总线协议在SD卡中的具体实现和操作流程。 1. **SPI总线拓扑与信号** SPI总线由四个基本信号线构成：主设备（Master）输出从设备（Slave）输入的MISO线，主设备输入从设备输出的MOSI线，时钟线SCK以及从设备选择线CS（Chip Select）。在SD卡的SPI模式下，这些信号线用于控制数据传输的方向和时序。 2. **SD卡加电复位与进入SPI模式** 当SD卡接收到电源后，会经历一个复位过程，期间主控制器可以通过CS线选中SD卡，并通过SCK和MOSI线发送特定的复位命令。成功复位后，SD卡进入SPI模式，准备接收进一步的指令。 3. **软件操作与命令交互** 在SPI模式下，主控制器通过发送特定命令序列来控制SD卡的工作状态，如切换电压等级、初始化、设置速度等级等。命令以7位起始位（0111111b）加上命令代码（高4位为0）和参数组成，最后以8位CRC校验结束。 4. **命令集与功能** SPI模式下的SD卡支持一系列命令，包括但不限于读取数据（READ_SINGLE_BLOCK/READ_MULTIPLE_BLOCKS）、写入数据（WRITE_SINGLE_BLOCK/WRITE_MULTIPLE_BLOCKS）、擦除操作（ERASE/WRITE_BLOCK/WRITE_MULTIPLE_BLOCKS）以及保护和访问控制命令。每个命令都有其特定的参数和返回响应。 5. **错误处理** 在通信过程中，如果发生错误，SD卡会通过响应码向主控制器报告。主控制器需要根据响应码判断错误类型，并采取相应措施，如重试、更正错误或中断操作。 6. **数据传输** 数据传输以字节为单位进行，主控制器在时钟脉冲的上升沿或下降沿读取或写入数据。对于连续的数据块，可以通过连续的时钟周期完成，无需在每个字节间发送额外的命令。 7. **限制条件与兼容性** 虽然SPI模式相对简单，但不同版本的SD卡规范可能有不同的命令集和功能限制。例如，该文档为2.2版本，可能不包含对2GB以上容量的支持。使用时需确保主控制器和SD卡的SPI协议版本兼容。 总结，SPI总线协议在SD卡规范中的应用涉及硬件接口、通信协议、命令集、错误处理等多个方面，为开发者提供了连接和控制SD卡的基础。了解并熟练掌握这些知识，对于设计和支持SD卡功能的嵌入式系统至关重要。