SD卡是移动设备中常见的外部存储介质，它可以扩展设备的存储空间。然而，在使用SD卡之前，我们需要将其正确地挂载到设备上。挂载SD卡命令是一种用于建立设备与SD卡之间连接的指令，它使设备能够识别和访问SD卡中的存储文件。通过挂载SD卡，我们可以方便地在设备上读取、修改和存储各种数据。本文将介绍如何正确挂载SD卡，并指导读者解决可能出现的常见问题。无论您是设备初学者还是已经具有一定经验的用户，这些挂载SD卡命令都将对您有所帮助。
来源：百问网论坛
作者：渐进
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1. 引入
1.1 使用场景
对于sd卡的使用，相信大家都已经很是熟悉：
- 无文件系统首先调用初始化函数，然后便可以调用读写函数进行读写扇区的操作，但是更多的使用场景是在文件系统之上。
- 有文件系统
- pc端，以windows为例：将sd卡（或通过u *** 读卡器）插在电脑的插槽里面，然后出现一个sd卡的盘符，点进去便可以访问里面的文件；
- 开发板：将sd卡插在开发板的插槽里面，进入linux根文件系统的shell，执行mount命令挂载在某个目录下，然后进入该目录，便可以访问里面的文件；
1.2 背后原理
那么上述使用过程背后的实现原理是什么呢？为了更形象的讲解，我画了如下的一幅图：
以在开发板中使用为例（不使用DMA）：
- 当我们插上sd卡后，sd卡便通过导线与s3c2440芯片引出的对应管脚相连，而这些引出的管脚最终会接到芯片内部的sd控制器上，
- 当我们需要读sd卡时，cpu读写sd控制器内部的寄存器，以此来控制其发出各种信号，主要包括读取的地址、大小等；sd控制器发出的信号通过导线传输到sd卡内部；sd卡接收到信号，从中解析出要读取的地址以及大小等，并以此读取其内部存储单元，接着将读取到的数据通过相同的路径传回到cpu内部的寄存器；cpu将获取到的数据通过sdram控制器写入到sdram中，完成此次读操作。
- 当我们需要写sd卡时，cpu通过sdram控制器读取sdram中存储的需要写入到sd卡中的数据；cpu读写sd控制器内部的寄存器，以此来控制其发出各种信号，主要包括写入的地址、数据等；sd控制器发出的信号通过导线传输到sd卡内部；sd卡接收到信号，从中解析出要写入的地址以及数据等，并将数据写入该地址对应的内部存储单元。
1.3 提出问题
针对上述过程，我们重点关注以下几个问题：
- sd控制器与sd卡之间如何通过信号来进行数据交换？
- cpu如何控制sd控制器来发出各种信号？
1.4 回答
1. 对于上述问题1的回答，便是sd协议所规定的内容，具体在第2章进行说明。
2. 对于上述问题2的回答，便是sd驱动的内容，具体在第3章进行说明。
2. sd协议
注：本章关于协议的内容，主要参考自sd协议书以及网络，在此感谢这些不知名的分享者(^_^)
现在我们来回答问题1：sd控制器与sd卡之间如何通过信号来进行数据交换？
答案就是：sd协议
- 首先，通信的第一步需要有源、目的以及媒介，所以，sd协议规定了：sd控制器与sd卡之间相连接的物理线路sd卡的引脚sd卡内部的寄存器，用来保存sd卡本身的一些信息
- 接着，我们知道，物理线路上传输的肯定是一串二进制的比特流，而要想利用这些比特流进行通信，就必须要对这些比特流进行一定的组织，并且通信双方都应该遵守，为此，sd协议规定了：这些比特流被分为三种基本的单位，包括命令、响应以及数据，每种基本单位都有固定的格式
- 然后，基本单位以及其格式有了，sd协议在此基础上，又将命令和响应按照功能定义了多个种类，比如：复位命令CMD0、单块读命令CMD17等等不同类型的响应
- 最后，sd协议利用这些不同功能的命令以及响应，定义了一个具体的通信流程。
对于以上各部分更具体的描述，请看下文。
2.1 物理层面
2.1.1 sd卡引脚定义
我们这里说的sd卡包括：
- 标准尺寸的sd卡
- micro sd卡
具体引脚定义如下图所示：
2.1.2 sd卡内部寄存器定义
SD卡有六个寄存器OCR、CID、CSD、RCA、DSR以及SCR，其中前四个保存卡的特定信息，后两个用来对卡进行配置。
- OCR寄存器保存有卡支持的工作电压，支持的话相应的位置1，否则为0，具体内容如下：
- CID寄存器保存有卡的身份信息，具体内容如下：
- CSD寄存器保存有如何访问卡的信息，具体内容如下：
- RCA寄存器保存有卡的地址信息
- DSR寄存器用于配置卡，默认值为0x404
- SCR寄存器保存卡的特定信息，具体内容如下：
2.2 信号格式
2.2.1 分类
sd卡与host端通信的基本单位包括：
- 命令：在CMD线上传输的用于启动一个操作的比特流，由主机发往从机，可以是点对点也可以是广播的；
- 响应：在CMD线上传输的用于响应命令的比特流，由从机发往主机；
- 数据：在DAT线上传输的用于传输数据的比特流，双向传输；
注：
比特流：简单来说，软件层面表现为包含任意个0或1的2进制串，硬件层面表现为任意个高低电平；
广播命令：给所有卡都发送，某些命令需要响应；
点对点命令：给指定地址的卡发送，需要响应；
2.2.2 命令
2.2.2.1 命令格式
总共48位，首先是1个起始位0，接着是1个方向位(主机发送位1)，6个命令位( 0-63 )，32位参数(有些命令需要)，7位CRC校验，1个停止位，具体如下图所示：
2.2.2.2 命令分类
卡命令根据不同的类型分成了不同的Class，见下表，其中Class0，2，4，5，8是每个卡都必须支持的命令，不同的卡所支持的命令保存在CSD中
2.2.2.3 命令详细描述
- 基本命令Class0
- 读命令Class2
- 写命令Class4
- 擦除命令Class5
- 应用特定命令Class8
- 下表中的所有命令使用前都应先跟一个APP_CMD(CMD55)命令
2.2.3 响应
总共有如下四种类型的响应：
- R1：长度为48位，注意每个块传输完成后有一个BUSY位
- R1b：与R1类似，只是将BUSY位加入响应中
- R2(CID CSD寄存器)：长度为136位，CID为CMD2和CMD10的响应，CSD为CMD9的响应
- R3(OCR寄存器)：长度为48位，作为ACMD41的响应
- R6(RCA地址响应)：长度为48位
2.2.4 数据
具体格式如下：
2.3 通信流程
2.3.1 工作模式
- 卡识别模式主机上电复位后即处于此模式，它会在总线上等待卡。卡复位后也处于此模式，直到SEND_RCA(CMD3)命令到来。
- 数据传输模式卡收到SEND_RCA(CMD3)命令后即进入此模式，主机识别到卡后也进入此模式
具体模式以及状态分类如下表所示：
2.3.2 卡识别模式
此模式下主机复位总线所有的卡， 之后验证工作电压，询问卡的地址，并且这个模式下所有数据的传输都是只通过CMD线来完成
- 卡的复位当卡上电或收到GO_IDLE_STATE (CMD0)命令后，卡即进入Idle State状态，此时卡将其RCA设为0，相关寄存器设为传输稳定的最优模式
- 工作电压验证每个卡的最高和最低工作电压存储在OCR，只有当电压匹配时，CID和CSD的数据才能正常传输给主机SD_SEND_OP_COND (ACMD41)命令用来判断卡的工作电压是否符合，如果不符合的话，卡应该放弃总线操作，进入Inactive State状态。在发送SD_SEND_OP_COND (ACMD41)命令前记得要首先发送APP_CMD (CMD55)ACMD41命令响应中的BUSY位也用于卡表示其还没准备好，主机此时应重发ACMD41命令，直到卡准备好主机在这个阶段的ACMD41中不允许改变工作电压，如果确实想改变的话，应该先发送CMD0，然后再发送改变后的ACMD41GO_INACTIVE_STATE (CMD15)命令用于使指定地址的卡进入Inactive State模式
- 卡识别过程ALL_SEND_CID (CMD2)命令用于获取卡的CID信息，如果卡处于Ready State，它就会在CMD线上传送它的CID信息，然后进入Identification State模式，紧接着发送CMD3 (SEND_RELATIVE_ADDR)命令，用于设置卡新的地址，卡收到新的地址后进入Stand-by State模式
具体状态转换如下图：
2.3.3 数据传输模式
具体状态转换图如下：
说明：
- 进入数据传输模式后，主机先不停的发送SEND_CSD (CMD9)命令获取卡的CSD信息
- SET_DSR (CMD4)用于设置卡的DSR寄存器，包括数据总线宽度、总线上卡的数目、总线频率，当设置成功后，卡的工作频率也随之改变，此步操作是可选的
- CMD7命令用于使指定地址的卡进入传输模式，任何指定时刻只能有一个卡处于传输模式，传输模式下所有的数据传输都是点对点的, 并且所有有地址的命令都需要有响应.
- 总线宽度选择命令ACMD6命令用于选择总线宽度，此命令只有在Transfer State有效，应在CMD7命令后使用
- 块读命令块是数据传输的最小单位，在CSD (READ_BL_LEN)中定义，SD卡为固定的512B，每个块传输的后面都跟着一个CRC校验。CMD17(READ_SINGLE_BLOCK)用于传输单个块，传输完之后，卡进入Transfer State。CMD18 (READ_MULTIPLE_BLOCK)用于多个块的传输，直到收到一个CMD12命令
- 块写命令与块读命令类似, 每个块传输的后面都跟着一个CRC校验.卡写数据时会进行CRC校验，另外，多块写比重复的单块写更能提高效率如果CSD中的WRITE_BLK_MISALIGN没设置, 并且发送的数据不是块对齐的, 卡会设置状态寄存器中的ADDRESS_ERROR位,并且进入Receive-data-State状态等待停止命令.此时写操作也会停止, 并且卡会设置其的WP_VIOLATION位.如果写缓冲满的话, 卡会停止接受WRITE_BLOCK命令. 此时主机应发送SEND_STATUS (CMD13)命令, 卡返回数据的READY_FOR_DATA位标志卡是否准备好接受新的数据.在多块写操作中通过事先发送ACMD23命令可提高写速度. ACMD23用于定义接下来要写数据的块的数目. 每次多块写操作后, 这个值又被设为默认的1.ACMD22会使卡返回写成功的块数目.
- 擦除命令擦除命令的顺序是：ERASE_WR_BLK_START(CMD32)，ERASE_WR_BLK_END(CMD33)，ERASE (CMD38)如果上述命令接收到出错信息, 卡会设置状态寄存器中的ERASE_SEQ_ERROR 位并且重新等待新的命令时序如果接收到时序错误命令, 卡会设置其ERASE_RESET位并且重新等待新的命令时序
其他：
- 所有读命令都可以由CMD12命令停止,之后卡进入Transfer State. 读命令包括单块读(CMD17), 多块读(CMD18), 发送写保护(CMD30), 发送scr(ACMD51)和读模式一般命令(CMD56).
- 所有写命令都可以由CMD12命令停止. 写命令包括单块读(CMD24), 多块读(CMD25), 写CID(CMD26), 写CSD(CMD27),锁和解锁命令(CMD42)和写模式一般命令(CMD56).
- 参数设置命令在卡被编程时是不允许发送的, 这些命令包括设置块长度(CMD16), 擦除块起始(CMD32)和擦除块结束(CMD33).
- 用CMD7使另一个卡进入Transfer State不会终止当前卡的编程和擦除, 当前卡会进入Disconnect State并且释放DAT线.
- Disconnect State模式的卡可通过CMD7重新被选中,此时卡进入Programming State并且使能busy信号.
- 写保护管理，有如下三种机制:写保护物理开关卡内部写保护：通过设置CSD中的WP_GRP_ENABLE位和WP_GRP_SIZE位, SET_WRITE_PROT和CLR_WRITE_PROT命令用来设置和清除保护机制密码保护
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