SD卡是一种基于NAND Flash的存储卡，由于它具有安全性高、容量大、体积小、功耗低、非易失性等优点，在嵌入式系统中得到了广泛的应用。

SD卡支持两种接口模式：SD模式和SPI模式。SD模式采用4根数据线并行传输，速度快，但协议实现复杂。SPI模式以串行方式传输数据，速度性能与SD模式相比有所欠缺，但协议实现简单，操作方便。SD卡作为SPI设备，SPI通道由以下4个信号组成：CS（片选）、CLK（时钟）、DI（主机到SD卡的数据信号）和DO（卡到主机的数据信号）。片选信号CS在整个SPI操作过程中，必须保持低电平有效；CLK时钟用于同步；DI不但传输数据，还发送命令；DO除了传输数据外，还发送应答信号。本节主要介绍SD卡在SPI模式下与LPC2138的接口及应用。

图5-15所示为SD卡的引脚排列，共有9个引脚，SD模式下与SPI模式下各引脚的定义不相同。在SPI模式下，SD卡1～7引脚依次为片选引脚CS、数据输入DI、地、电源VDD、时钟信号CLK、地、数据输出DO，8脚与9脚在SPI模式下保留未用。

上电后SD卡默认工作于SD模式，切换到SPI模式的方法是，上电后保持片选信号CS为低电平并延时大于74个CLK时钟周期的时间，然后发送复位命令CMD0，复位成功（当接收到0x01的响应）后，再连续发送CMD55和ACMD41，直到接收到响应0x00为止，此时SD卡已经进入SPI模式。上述所说的CMD55和ACMD41都是SD卡特有的命令。SD卡命令由6个字节共48位组成，其格式如表5-14所列。

图5-15 SD卡引脚排列

表5-14 SD卡命令格式

应用时可以按以下顺序连续发送6个字节来实现上述SD卡命令格式。

字节1：01xxxxxx（命令号，由指令标志定义，如CMD39为00100111，即十六进制0x27，那么完整的CMD39第一字节为01100111，即0x27+0x40）。

字节2～5：Command Arguments（命令参数，有些命令没有参数）。

字节6：前7位为CRC（循环冗余校验位），最后一位为停止位1。

SD卡命令共分为12类，分别为Class0～Class11。不同的SD卡，主机根据其功能，支持不同的命令集。

①Class0（卡识别、初始化等基本命令集）：

CMD0：复位SD卡。

CMD1：读OCR寄存器。

CMD9：读CSD寄存器。

CMD10：读CID寄存器。

CMD12：停止读多块时的数据传输。

CMD13：读Card_Status寄存器。

②Class2（读卡命令集）：

CMD16：设置块的长度。(www.daowen.com)

CMD17：读单块。

CMD18：读多块，直至主机发送CMD12为止。

③Class4（写卡命令集）：

CMD24：写单块。

CMD25：写多块。

CMD27：写CSD寄存器。

④Class5（擦除卡命令集）：

CMD32：设置擦除块的起始地址。

CMD33：设置擦除块的终止地址。

CMD38：擦除所选择的块。

⑤Class6（写保护命令集）：

CMD28：设置写保护块的地址。

CMD29：擦除写保护块的地址。

CMD30：查询SD卡写保护位的状态。

⑥Class7（卡的锁定，解锁功能命令集）。

⑦Class8（申请特定命令集）。

⑧Class10～11（保留）。

其中Class1、Class3、Class9不支持SPI模式。

SD卡的所有操作都必须由命令完成，通过向SD卡发送相关命令并读取相应的响应来实现对SD卡的控制。在对SD卡进行读写之前，先要进行初始化操作，这是确保SD卡能在SPI模式下进行正常数据读写的前提。SD卡的基本读写操作命令有：数据块读命令（CMD17）、多数据块读命令（CMD18）、数据块写命令（CMD24）、多数据块写命令（CMD25）等。需要注意的是，在发送使SD卡空闲命令（CMD0）之前，应至少等待74个CLK时钟周期，确保SD卡进入SPI模式。初始化完成之后，如果采用默认的块读写长度512B，则可以直接进行SD卡的读写；也可以采用CMD16命令来设置SD卡的块读取长度，可以是1～512B之间的任意值，但是对SD卡的写过程则要求快，长度必须为512B。无论读写操作，都要求在读写命令发出后，有1个字节的数据起始令牌FEH，数据传输结束后，有2个字节的CRC循环冗余校验编码。

完成SD卡的底层驱动之后，就可以按照FAT文件系统，对SD卡上的数据进行操作，进而在SD卡上创建文件、读写文件、删除文件等，从而实现文件的管理。