SD卡的SPI操作：模式切换与初始化详解

SD卡简介： SD卡，全称为Secure Digital Memory Card，是一种便携式存储设备，由松下、东芝和SanDisk公司在1999年共同开发，因其小巧轻便、高容量、快速传输和安全性等特点而广泛应用于数码相机、PDA和多媒体播放器等设备中。SD卡有两种主要操作模式：SD卡模式和SPI模式。 SD卡模式： SD卡模式支持4线高速数据传输，提供了较高的数据交换速度，适用于需要高速读写的应用场景。然而，这种模式对主机接口要求较高，通常需要支持3.3V的IO电平，且在通信时需要考虑电源供应的稳定性和时钟管理。 SPI模式： SPI模式（Serial Peripheral Interface）是一种简化接口，通过单线（CS/MOSI/MISO/CLK）与SD卡进行通信，相较于SD卡模式，其速度较低，但实现起来更加简单，适用于资源有限或者对速度要求不高的设备。在SPI模式下，当SD卡在CMD0（复位命令）期间收到CS信号为低电平时，会自动切换到SPI模式。在发送CMD0之前，需要等待至少64个CLK周期来确保SD卡的供电稳定，之后再执行CMD0的初始化操作，但此时的最大时钟频率限制在400kHz。 操作模式选择和初始化： SD卡上电时默认处于SD模式。当发送CMD0并保持CS低电平时，如果SD卡识别为SPI模式，它会响应并将工作模式改为SPI。反之，如果识别为SD模式，它将忽略CMD0并保持SD模式。若要恢复到SD模式，唯一的办法是重新上电。在SPI模式下，所有SPI命令都可以执行，包括CMD8，用于验证接口状态。CMD8的响应格式遵循特定规范，通过检查VHS部分（Voltage High Speed）来确认主机与卡之间的通信有效性。 对于旧版本的SD卡，它们可能不支持某些高级指令，因此在与这些卡交互时，必须注意其兼容性和功能限制。选择合适的操作模式和正确的初始化步骤对于与SD卡的高效交互至关重要。