代码收藏家技术教程 2024-08-26

SD卡电路设计入门指南

一、定义

SD卡按尺寸分类可分为三类:标准 SD 卡、Mini SD 卡和 Micro SD 卡。其中Mini SD 卡比较少见，标准 SD 卡因为体积较大主要用在数码相机等对体积要求不严格的地方,我们最常用的是 Micro SD 卡，原名Trans-flash Card (TF 卡)。

Micro SD 作用:一般用于存储芯片的 BOOT 程序，Linux 操作系统内核，件系统以及其它的用户数据文件。

二、引脚说明

SDIO模式数据传输速度比SPI模式要快，采用单片机对SD卡进行读写时一般都采用SPI模式。采用不同的初始化方式可以使SD卡工作于SDIO模式或SPI模式。

SD卡接口定义以及各引脚功能说明如表

引脚编号	引脚名称	功能（SDIO模式）	功能（SPI模式）
Pin1	DATA3/CS	数据线3	片选信号
Pin2	CMD/MODI	命令线	主机输出，从机输入
Pin3	VSS1	电源地	电源地
Pin4	VDD	电源	电源
Pin5	CLK	时钟	时钟
Pin6	VSS2	电源地	电源地
Pin7	DAT0/MISO	数据线0	主机输入，从机输出
Pin8	DAT1	数据线1	保留
Pin9	DAT2	数据线2	保留

MicroSD卡接口定义以及各引脚功能说明如表

引脚编号	引脚名称	功能（SDIO模式）	功能（SPI模式）
Pin1	DATA2	数据线2	保留
Pin2	DAT3/CS	数据线3	片选信号
Pin3	CMD/MODI	命令线	主机输出，从机输入
Pin4	VDD	电源	电源
Pin5	CLK	时钟	时钟
Pin6	VSS2	电源地	电源地
Pin7	DAT0/MISO	数据线0	主机输入，从机输出
Pin8	DAT1	数据线1	保留
Pin9	CD	插入检测	保留

标准SD 卡 2.0 版本中，工作时钟频率可以达到 50Mhz，在SDIO 模式下采用4 位数据位宽，理论上可以达到200Mbps (50Mx4bit) 的传输速率;在 SPI 模式下采用1 位数位宽，理论上可以达到 50Mbps 的传输速率。因此 SD 卡在 SDIO 模式下的传输速率更快，同时其操作时序也更复杂。

SD卡热插拔检测原理：SD 卡的插拔检测与 SD 卡座结构相关，插入 SD 卡前后，SDC_CD 引脚电平发生翻转，从而触发中断。电路设计中SD 卡插入前 SDC_CD 引脚引脚悬空或外接上拉电阻，SD 卡插入后，SDC_CD 引脚接地，SDC_CD从高电平变为低电平代表 SD 卡插入。

三、电路设计参考

1、SDIO模式

TF card 电路兼容 SD2.0/3.0,模块供电为输出可调的 VCCIO_SD,默认为 3.3V供电，TF 卡供电 VCC SD 为 3.3V 供电。当插入 SD2.0 存储卡时,模块供电与卡供电均为 3.3V,SD 卡正常工作。当插入 SD 3.0 存储卡时,主控芯片识别其为 SD 3.0 存储卡调节 VCC_SD 供电为 1.8v,以满足高速卡信号要求:同时 TF 卡供电 VCC_SD 通过卡片内部LDO,生成 1.8V 为T卡提供电源当使用 SD 3.0 的存储卡时,建议增加上拉电阻上拉到电源 VCCIO SD,以提高数据稳定性。如果需要支持 SD 3.0 的存储卡，ESD 器件请选择结电容小于 10pF 的。上拉电阻作用：提高驱动能力，使得电路更加稳定。