**SD存储卡规范详解**
**一、概览与历史**
SD（Secure Digital）存储卡规格由松下电器工业株式会社（MEI）、SanDisk公司及东芝公司组成的SD集团于2001年4月发布其1.01版本。这份规范是基于2000年3月发布的初始版本进行修订的简化版，旨在为用户提供SD存储卡物理层的详细描述，包括总线拓扑、协议、引脚与寄存器、兼容性、功能描述、硬件接口以及机械规格等内容。
**二、系统特性与概念**
### 2.1 总线拓扑
#### SD总线
SD卡采用双总线架构：SD总线与SPI总线。SD总线提供高速数据传输能力，支持多种命令集，适用于复杂操作与大数据量的读写需求。
#### SPI总线
SPI总线则是一种简单串行接口，主要用于低速通信，可实现基本的读写功能。在SD卡中，SPI模式作为备用通信方式，确保在SD总线无法使用时仍能进行基本的数据交换。
### 2.2 总线协议
#### SD总线协议
SD总线协议定义了SD卡与主机之间的通信规则，包括初始化、命令发送、数据传输等流程。它支持多种命令格式，如ACMD、CMD等，允许主机对卡执行读写、格式化、保护等操作。
#### SPI总线协议
SPI总线协议相对简单，主要处理基本的读写操作。其通信过程依赖于主设备发出的时钟信号，实现数据的同步传输。
### 2.3 SD存储卡——引脚与寄存器
SD存储卡设计有特定的引脚布局，用于与主机进行数据与命令的交互。同时，内部寄存器管理着卡的状态与配置信息，如CSD寄存器控制存储卡的速度与容量，CID寄存器存储卡的唯一标识等。
### 2.4 多媒体卡（MMC）兼容性
SD存储卡在设计上考虑到了与MMC卡的兼容性，使得SD卡能够在支持MMC标准的设备上使用，但MMC卡可能无法在所有SD卡插槽中工作。
**三、功能描述与硬件接口**
SD存储卡的功能描述涵盖了从初始化到数据传输的整个过程，包括电源管理、时序控制、错误检测与纠正机制等。硬件接口部分详细规定了卡与主机间电气连接的标准，确保不同设备间的互操作性。
**四、SPI模式**
SPI模式是SD卡的一种备用操作模式，当SD总线发生故障或不适用时启用。它简化了通信协议，降低了数据传输速率，但在某些场景下仍能提供必要的功能支持。
**五、机械规格**
SD存储卡的机械规格部分详细介绍了卡的物理尺寸、信号接触点的设计与格式、可靠性与耐用性要求、静电放电防护措施以及质量保证流程。其中，特别提到了1.4毫米厚度的薄型SD卡规格，虽然标示为初步版本，但仍展示了SD集团对未来产品小型化趋势的关注。
**六、结语**
SD存储卡规范1.01版本全面而详尽地描述了SD卡的物理层特性，从总线结构、通信协议到机械规格，为设计者、开发者以及最终用户提供了完整的参考依据。随着技术的不断进步，SD卡规格也在持续演进，以适应更广泛的应用场景与更高的性能需求。
