SD卡一般支持兩種讀寫模式，SPI和SDIO模式，SD卡的引腳排序如下圖所示。

SPI模式下有幾個重要的操作命令，分別是：

SD卡R1回應的格式如下

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2019-10-10 22:41 上傳

SPI模式下的典型初始化過程如下：

1、初始化硬件配置，SPI配置，IO配置等。

2、上電延時。（>74CLK）

3、復位卡。（CMD0）

4、激活卡，內部初始化并獲取卡的類型。

5、查詢OCR，獲取供電情況。

6、是否使用CRC（CMD59）。

7、設置讀寫塊數據長度（CMD16）。

8、讀取CSD，獲取存儲卡的其他信息（CMD9）

9、發送8CLK后，禁止片選。

SPI模式下的典型讀取數據的過程如下，這里采用CMD17來實現。

1、發送CMD17。

2、接收卡響應R1。

3、接收數據起始令牌0XFE。

4、接收數據。

5、接收兩個字節的CRC，如果沒有開啟CRC。這兩個字節在讀取后可以丟掉。

6、8CLK之后禁止片選。

SPI模式下的典型寫數據的過程如下，這里采用CMD24來實現。

1、發送CMD24。

2、接收卡響應R1。

3、接收數據起始令牌0XFE。

4、接收數據。

5、發送兩個字節的偽CRC。

6、8CLK之后禁止片選。

具體代碼實現如下。

/*******************************************************************************
* Function Name  : SPI_FLASH_Init
* Description    : Initializes the peripherals used by the SPI FLASH driver.
* Input          : None
* Output         : None
* Return         : None
*******************************************************************************/
void SPI_SD_Init(void)
{
  
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  
  /* 使能SPI對應引腳的時鐘  使能SPI1的時鐘 */
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE);
  
  /*配置SPI的時鐘線SCK和SPI的MOSI線和SPI的MISO線 */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //復用功能的推挽輸出
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
  /*配置SPI的片選線：CSN */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_8;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽輸出
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
  /*  拉高CSN引腳，停止使能SD*/
  GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_8);
  GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7);

  // 配置SPI,使它適合SD的特性
  SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;  //雙線雙向全雙工
  SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;  //主器件
  SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;//8位數據長度
  SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;  //時鐘懸空時為高
  SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge; //數據捕獲于第2個時鐘沿
  SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;   //NSS信號由外部管腳管理
  SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256;//波特率預分頻值為4
  SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; //數據傳輸的第一個字節為MSB
  SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;  //CRC的多項式
  SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);
  /* 使能SPI1  */
  SPI_Cmd(SPI1, ENABLE);
}

/*******************************************************************************
* Function Name  : SPI_FLASH_SendByte
* Description    : 發送一個數據，同時接收從FLASH返回來的數據
* Input          : byte : byte to send.
* Output         : None
* Return         : The value of the received byte.
*******************************************************************************/
u8 SPIx_ReadWriteByte(u8 byte)
{
  /* 等待數據發送寄存器清空 */
  while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET);

  /* 通過SPI發送出去一個字節數據 */
  SPI_I2S_SendData(SPI1, byte);

  /* 等待接收到一個數據（接收到一個數據就相當于發送一個數據完畢） */
  while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET);

  /* 返回接收到的數據 */
  return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);
}

/*******************************************************************************
* Function Name  : SPI_FLASH_SendHalfWord
* Description    : 發送并接受一個半字數據（16位）
* Input          : Half Word : Half Word to send.
* Output         : None
* Return         : The value of the received Half Word.
*******************************************************************************/
u16 SPIx_ReadWriteHalfWord(u16 HalfWord)
{
  /* 等待數據發送寄存器清空 */
  while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET);

  /* 通過SPI發送出去半個字的數據 */
  SPI_I2S_SendData(SPI1, HalfWord);

  /* 等待接收到一個半字數據（接收到一個數據就相當于發送一個數據完畢） */
  while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET);

  /* 返回接收到的數據 */
  return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);
}
//SPI 速度設置函數
//SpeedSet:
//SPI_BaudRatePrescaler_2   2分頻   (SPI 36M@sys 72M)
//SPI_BaudRatePrescaler_8   8分頻   (SPI 9M@sys 72M)
//SPI_BaudRatePrescaler_16  16分頻  (SPI 4.5M@sys 72M)
//SPI_BaudRatePrescaler_256 256分頻 (SPI 281.25K@sys 72M)
  
void SPIx_SetSpeed(u8 SpeedSet)
{
SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SpeedSet ;
   SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);
SPI_Cmd(SPI1,ENABLE);
}

/******************************END OF INIT_SPI*****************************/

/******************************START OF SD_OPERATION***********************/
/*******************************************************************************
* 函數名稱       : SD_Select
* 功能描述       : 選擇SD卡，并等待SD卡準備好
* 進入參數       : 無.
* 返回參數       : 0：成功       1：失敗
* 備注說明       : SD卡準備好會返回0XFF
*******************************************************************************/
u8 SD_Select(void)
{
uint32_t t=0;
SD_CS(OFF);  //片選SD，低電平使能
do
{
  if(SD_SPI_ReadWriteByte(0XFF)==0XFF)return 0;//OK
  t++;     
}while(t<0XFFFFFF);//等待
SD_DisSelect();  //釋放總線
return 1;//等待失敗
}
/*******************************************************************************
* 函數名稱       : SD_RecvData
* 功能描述       : 從sd卡讀取一個數據包的內容
* 進入參數       : buf：數據緩存數組      len要讀取的數據的長度
* 返回參數       : 0：成功       其他：失敗
* 備注說明       : 讀取時需要等待SD卡發送數據起始令牌0XFE
*******************************************************************************/
u8 SD_RecvData(u8*buf,u16 len)
{
u16 Count=0xF000;//等待次數
while ((SD_SPI_ReadWriteByte(0XFF)!=0xFE)&&Count)Count--;//等待得到讀取數據令牌0xfe
if    (Count==0)   return MSD_RESPONSE_FAILURE;//獲取令牌失敗,返回0XFF      
    while(len--)//開始接收數據
    {
        *buf=SPIx_ReadWriteByte(0xFF);
        buf++;
    }
    //下面是2個偽CRC（dummy CRC），假裝接收了2個CRC
    SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF);
    SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF);                     
    return 0;//讀取成功
}
/*******************************************************************************
* 函數名稱       : SD_SendBlock
* 功能描述       : 向sd卡寫入一個數據包的內容 512字節
* 進入參數       : buf:數據緩存區    cmd:數據發送的令牌
* 返回參數       : 0：成功       其他：失敗
* 備注說明       : 寫數據時需要先發送數據起始令牌0XFE/0XFC/0XFD
*******************************************************************************/
u8 SD_SendBlock(u8*buf,u8 cmd)
{
u32 t,Count=0XFFFFFF;
while ((SD_SPI_ReadWriteByte(0XFF)!=0xFF)&&Count)Count--;//等待SD卡準備好
if    (Count==0)   return MSD_RESPONSE_FAILURE;//SD卡未準備好，失敗，返回
SD_SPI_ReadWriteByte(cmd); //發送數據起始或停止令牌
if(cmd!=0XFD)//在不是結束令牌的情況下，開始發送數據
{
  for(t=0;t<512;t++)SPIx_ReadWriteByte(buf[t]);//提高速度,減少函數傳參時間
     SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF);//發送2字節的CRC
     SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF);
  t=SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF);//緊跟在CRC之后接收數據寫的狀態
  if((t&0x1F)!=0x05)return MSD_DATA_WRITE_ERROR;//寫入錯誤                    
}                           
    return 0;//寫入成功
}
/*******************************************************************************
* 函數名稱       : SD_SendCmd
* 功能描述       : 向sd卡寫入一個數據包的內容 512字節
* 進入參數       : cmd：命令  arg：命令參數  crc：crc校驗值及停止位
* 返回參數       : 返回值:SD卡返回的對應相應命令的響應
* 備注說明       : 響應為R1-R7，見SD協議手冊V2.0版（2006）
*******************************************************************************/
u8 SD_SendCmd(u8 cmd, u32 arg, u8 crc)
{
    u8 r1;
u8 Retry=0;
SD_DisSelect();//取消上次片選釋放總線
if(SD_Select())return 0XFF;//檢查片選信號線是否選擇成功
//發送
    SD_SPI_ReadWriteByte(cmd | 0x40);//分別寫入命令
    SD_SPI_ReadWriteByte(arg >> 24);
    SD_SPI_ReadWriteByte(arg >> 16);
    SD_SPI_ReadWriteByte(arg >> 8);
    SD_SPI_ReadWriteByte(arg);   
    SD_SPI_ReadWriteByte(crc);
if(cmd==CMD12)SD_SPI_ReadWriteByte(0xff);//Skip a stuff byte when stop reading
    //等待響應，或超時退出
Retry=0X1F;
do  //發送一定數量的時鐘信號，等待SD卡回應0X01（0x01表示命令發送成功，回復0XFF表示失�。�
{
  r1=SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF);
}while((r1&0X80) && Retry--); //等待返回非0XFF的數據
//返回狀態值
    return r1;
}
/*******************************************************************************
* 函數名稱       : SD_GetCID
* 功能描述       : 獲取SD卡的CID信息，包括制造商信息
* 進入參數       : cid_data(存放CID的內存，至少16Byte
* 返回參數       : 0：成功       其他：失敗
* 備注說明       : CID寄存器內容詳見SD協議手冊V2.0版（2006）
*******************************************************************************/
u8 SD_GetCID(u8 *cid_data)
{
    u8 r1;   
    //發CMD10命令，讀CID
    r1=SD_SendCmd(CMD10,0,0x01);
    if(r1==0x00)
{
  r1=SD_RecvData(cid_data,16);//接收16個字節的數據  
    }
SD_DisSelect();//取消片選
if(r1)return 1;
else return 0;
}
/*******************************************************************************
* 函數名稱       : SD_GetCSD
* 功能描述       : 獲取SD卡的CSD信息，包括容量和速度信息
* 進入參數       : cid_data(存放CSD的內存，至少16Byte
* 返回參數       : 0：成功       其他：失敗
* 備注說明       : CSD寄存器內容詳見SD協議手冊V2.0版（2006）
*******************************************************************************/
u8 SD_GetCSD(u8 *csd_data)
{
    u8 r1;  
    r1=SD_SendCmd(CMD9,0,0x01);//發CMD9命令，讀CSD
    if(r1==0)
{
     r1=SD_RecvData(csd_data,16);//接收16個字節的數據
    }
SD_DisSelect();//取消片選
if(r1)return 1;
else return 0;
}
/*******************************************************************************
* 函數名稱       : SD_GetSectorCount
* 功能描述       : 獲取SD卡的總扇區數（扇區數
* 進入參數       : cid_data(存放CSD的內存，至少16Byte
* 返回參數       : 0：獲取容量出錯       其他：SD卡的扇區數量值
* 備注說明       : SD卡的容量的計算公式SD協議手冊V2.0版（2006）
*******************************************************************************/
u32 SD_GetSectorCount(void)
{
    u8 csd[16];
    u32 Capacity;  
    u8 n;
u16 csize;           
//取CSD信息，如果期間出錯，返回0
    if(SD_GetCSD(csd)!=0) return 0;  //獲取容量失敗   
    //如果為SDHC卡，按照下面方式計算
    if((csd[0]&0xC0)==0x40)  //V2.00的卡
    {
  csize = csd[9] + ((u16)csd[8] << 8) + 1;
  Capacity = (u32)csize << 10;//得到扇區數      
    }
else//V1.XX的卡
    {
  n = (csd[5] & 15) + ((csd[10] & 128) >> 7) + ((csd[9] & 3) << 1) + 2;
  csize = (csd[8] >> 6) + ((u16)csd[7] << 2) + ((u16)(csd[6] & 3) << 10) + 1;
  Capacity= (u32)csize << (n - 9);//得到扇區數   
    }
    return Capacity;
}
/*******************************************************************************
* 函數名稱       : SD_ReadDisk
* 功能描述       : 讀SD卡
* 進入參數       : buf:數據緩存區        sector:欲讀取的地址      cnt:欲讀取的扇區數
* 返回參數       : 0：成功       其他：失敗
* 備注說明       : 1.讀取的地址必須是一個扇區的起始
     2.必須是SD2.0卡，其他的卡不處理
*******************************************************************************/
u8 SD_ReadDisk(u8*buf,u32 sector,u8 cnt)
{
u8 r1;
if(cnt==1)
{
  r1=SD_SendCmd(CMD17,sector,0X01);//讀命令
  if(r1==0)//指令發送成功
  {
   r1=SD_RecvData(buf,512);//接收512個字節   
  }
}
else
{
  r1=SD_SendCmd(CMD18,sector,0X01);//連續讀命令
  do
  {
   r1=SD_RecvData(buf,512);//接收512個字節  
   buf+=512;  
  }while(--cnt && r1==0);  
  SD_SendCmd(CMD12,0,0X01); //發送停止命令
}   
SD_DisSelect();//取消片選
return r1;//
}
/*******************************************************************************
* 函數名稱       : SD_WriteDisk
* 功能描述       : 寫SD卡
* 進入參數       : buf:數據緩存區        sector:待寫的地址      cnt:待寫的扇區數
* 返回參數       : 0：成功       其他：失敗
* 備注說明       : 1.寫的地址必須是一個扇區的起始
     2.必須是SD2.0卡，其他的卡不處理
*******************************************************************************/
u8 SD_WriteDisk(u8*buf,u32 sector,u8 cnt)
{
u8 r1;
if(cnt==1)
{
  r1=SD_SendCmd(CMD24,sector,0X01);//單個扇區寫命令
  if(r1==0)//指令發送成功
  {
   r1=SD_SendBlock(buf,0xFE);//寫512個字節   
  }
}
else
{
  if(SD_Type!=SD_TYPE_MMC)
  {
   SD_SendCmd(CMD55,0,0X01);
   SD_SendCmd(CMD23,cnt,0X01);//發送待寫入的扇區的數量，此命令用來預擦除所有待寫入的扇區
  }
   r1=SD_SendCmd(CMD25,sector,0X01);//連續寫命令，發送起始地址
  if(r1==0)
  {
   do
   {
    r1=SD_SendBlock(buf,0xFC);//發送512個字節  
    buf+=512;  
   }while(--cnt && r1==0);
   r1=SD_SendBlock(0,0xFD);//發送停止位
  }
}   
SD_DisSelect();//取消片選
return r1;//
}
/*******************************************************************************
* 函數名稱       : SD_Initialize
* 功能描述       : 寫SD卡
* 進入參數       : 無
* 返回參數       : 0：成功       其他：失敗
* 備注說明       : 1.寫的地址必須是一個扇區的起始
     2.必須是SD2.0卡，其他的卡不處理
*******************************************************************************/
u8 SD_Initialize(void)
{
    u8 r1;      // 存放SD卡的返回值
    u16 retry;  // 用來進行超時計數
    u8 buf[4];  
u16 i;

SPI_SD_Init();  //初始化IO
  SD_SPI_SpeedLow(); //設置到低速模式   
for(i=0;i<10;i++)SD_SPI_ReadWriteByte(0XFF);//發送最少74個脈沖,此時保持片選線是高電平
retry=20;
do
{
  r1=SD_SendCmd(CMD0,0,0x95);//進入復位，同時選中了SPI模式（發送CMD0時，CSN為低電平）
}while((r1!=0X01) && retry--);
  SD_Type=0;//默認無卡
if(r1==0X01)
{
  if(SD_SendCmd(CMD8,0x1AA,0x87)==1)//利用V2.0版SD卡特有的命令CMD8檢查是否為2.0卡
  {
   for(i=0;i<4;i++)buf[ i]=SD_SPI_ReadWriteByte(0XFF); //Get trailing return value of R7 resp
   if(buf[2]==0X01&&buf[3]==0XAA)//卡是否支持2.7~3.6V
   {
    retry=0XFFFE;
    do
    {
     SD_SendCmd(CMD55,0,0X01); //發送CMD55
     r1=SD_SendCmd(CMD41,0x40000000,0X01);//發送CMD41
    }while(r1&&retry--);
    if(retry&&SD_SendCmd(CMD58,0,0X01)==0)//鑒別SD2.0卡版本,讀取OCR的值
    {
     for(i=0;i<4;i++)buf[ i]=SD_SPI_ReadWriteByte(0XFF);//得到OCR值
     if(buf[0]&0x40)SD_Type=SD_TYPE_V2HC;    //檢查CCS (第30位)
     else SD_Type=SD_TYPE_V2;   
    }
   }
  }
  else//不是2.0卡的情況下，檢查是否為1.0卡或者mmc卡
  {
   SD_SendCmd(CMD55,0,0X01);  //發送CMD55
   r1=SD_SendCmd(CMD41,0,0X01); //發送CMD41
   if(r1<=1)//發送CMD55和CMD41成功，表示這是1.0卡
   {  
    SD_Type=SD_TYPE_V1;
    retry=0XFFFE;
    do //等待退出IDLE模式
    {
     SD_SendCmd(CMD55,0,0X01); //發送CMD55
     r1=SD_SendCmd(CMD41,0,0X01);//發送CMD41 進行初始化
    }while(r1&&retry--);
   }
   else //不是1.0卡，則考慮是MMC卡
   {
    SD_Type=SD_TYPE_MMC;//先假設是MMC卡
    retry=0XFFFE;
    do //等待退出IDLE模式
    {               
     r1=SD_SendCmd(CMD1,0,0X01);//發送CMD1，利用復位功能判斷是否為MMC卡
    }while(r1&&retry--); //發送復位命令，超時則復位失敗
   }
   if(retry==0||SD_SendCmd(CMD16,512,0X01)!=0)SD_Type=SD_TYPE_ERR;//MMC卡復位失敗
  }
}
SD_DisSelect();//取消片選
SD_SPI_SpeedHigh();//高速
if(SD_Type)return 0; //初始化成功
else if(r1)return r1; //初始化失敗   
return 0xaa;//其他錯誤
}