基于ARM的SD卡文件系统设计(4)
经超过 90 个，阵容强大，其中包括IBM，Microsoft，Motorola，NEC、Samsung等。
SD 卡数据传送和物理规范由 MMC 发展而来，大小和 MMC 差不多，尺寸为 32mm×24mm
×2.1mm。长宽和 MMC 一样以使 SD 设备可以适合 MMC，只是厚了 0.7mm，以容纳更大
容量的存储单元。SD 卡与 MMC 卡保持着向上兼容，也就是说 MMC 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 接口除了保
留 MMC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Smart Media 的一样，平均数据传输率能达到 2MB/s。SD卡的结构能保证数
据文件传送的安全性，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。
综合考虑各种存储卡的性能和发展前景，本文选用 SD 卡作为实现嵌入式文件系
统设计的存储介质。 2.3 SD 卡介绍
2.3.1 SD 卡的结构
SD 卡(Secure Digital Memory Card)即安全数码存储卡, 由外部接口、SD 卡控
制寄存器和存储区 3 部分组成。SD 卡外部引脚中有 4 个数据引脚、3 个电压引脚( 2
个 GND 引脚接地,一个 VDD3 引脚接工作电压)、一个时钟引脚、一个命令引脚, 共 9
个引脚。在 SD 卡中有 6 个寄存器: CID、RCA、OCR、CSD、DSR 与 SCR。SD 卡具体的
结构如图 2-3 所示。 2.3.2 SD 卡的通信模式
SD 卡的接口可以支持两种操作模式：SD 模式和 SPI 模式。主机系统可以选择以
上任何一种模式，SD 模式允许4 线的高速数据传输。SPI 模式允许简单通用的 SPI 通
道接口，这种模式相对于 SD 模式的不足之处是丧失了速度。 SD 存储卡系统 SD 模式的总线拓扑结构为: 一个主机（如微控制器）、多个从机
（卡）和同步的星形拓扑结构（参考图2-5）。所有卡共用时钟CLK、电源和地信号，
而命令线（CMD）和数据线（DAT0～DAT3）则是卡的专用线，即每张卡都独立拥有这
些信号线。
SPI 总线以字节为单位进行数据传输，所有数据令牌都是字节（8 位）的倍数，
而且字节通常与CS信号对齐。 SD卡存储卡系统SPI模式总线拓扑结构如图2-6 所示。 在 SPI 模式下，主机使用 SPI总线访问卡，当今大部分微控制器本身都带有硬件
SPI 接口，所以使用微控制器的SPI 接口访问 SD 卡是很方便的。微控制器在卡上电后
的第 1 个复位命令就可以选择卡进入 SPI 模式或 SD 模式，但在卡上电期间，它们之
间的通信模式不能更改为 SD 模式。卡的SPI 接口与大多数微控制器的 SPI 接口兼容。
卡的 SPI 总线的信号线如表2-3 所示。