SD卡原理及内部结构
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，
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　SD卡在24mm×32mm×2.1mm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，所以不用担心毡机械运动
ＳＤ卡的容量从１６兆字节到最高３２ＧＢ 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。 ＳＤ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  SD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MMC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    SD卡的结构组成
 
    2.1  SD 卡内部结构及引脚如下图所示：
 
SD卡内部图.JPG



2.2、SD卡管脚图：
SD卡图.JPG

SD 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0～25MHz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0～25MHz 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；
广州烧烤DAT0～3：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：
MicroSD卡管脚图.JPG


SD 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。
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2.4  Sd卡的操作模式
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2.5  Sd卡的操作时序
把引脚去掉
2.6  Sd卡的寄存器
2.7  初始化SD卡工作流程
财产基本险三    关于SD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，为了到这个文件的开始位置，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。这样说来的话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      SD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    SD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   SD卡“保养”小常识
  1、如SD卡在相机正常使用后，在电脑上查看所拍照片，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
本设计课题在分析ＳＤ卡的原理及内部结构规范的基础上，为测量仪器提供了便捷、 可靠、实时、海量的数据存储方式和接口。通过尝试选择ＳＤ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ＳＤ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
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。

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