Obsługa kart pamięciowych SD, cz.2.pdf

KURS

Obsługa kart pamięciowych

SD, część 2

Podczas rozpoczynania przez ste-

rownik wymiany informacji z kartą

szczególna rolę odgrywają jej reje-

stry. Można je podzielić umownie

na 2 grupy:

• pierwsza z nich to rejestry OCR,

CID, CSD i SCR zawierające in-

formacje o karcie. Zapisanych

w nich jest szereg istotnych in-

formacji. Najważniejsze z nich,

to napięcie zasilania karty, mak-

symalna częstotliwość pracy ma-

gistrali, pojemność karty i pojem-

ność sektora danych.

• druga grupa to rejestry statu-

sowe Card Status i SD Status .

Rejestry statusowe zawierają in-

formacje o bieżącym stanie prze-

syłania danych.

32–bitowy rejestr OCR ( Opera-

ting Conditions Register ) zawiera

zakodowaną informację o zakresie

napięcia zasilającego, przy którym

mogą być zapisywane i odczytywa-

ne dane z obszaru pamięci Flash.

Tym napięciem powinna być kar-

ta zasilana po wysłaniu komendy

CMD1 ( Voltage Recognition Proce-

dure ). Zawartość rejestru OCR jest

przesyłana jako odpowiedź R3 na

komendę ACMD41 w trakcie inicja-

lizacji karty pracującej z magistralą

SDBus. W trybie magistrali SPI za-

Flashowe karty

pamięciowe są

od dawna chętnie

używane nawet w apli-

kacjach amatorskich do

trwałego zapisywania da-

nych. Do tej pory największą

popularnością cieszyła się do

tego karta typu MMC, jednak jej

nowocześniejsza następczyni – karta

SD szybko zdobywa sobie należne jej

zainteresowanie. W tej części skupiamy

się na opisie specyﬁcznych rejestrów

kart SD.

wartość rejestru OCR jest przesyła-

na jako odpowiedź R3 po wysłaniu

komendy CMD58.

Strukturę rejestru OCR pokazano

na rys. 9 . Wyzerowany najstarszy

bit Busy informuje, że procedury

wykonywane po włączeniu zasila-

nia jeszcze się nie skończyły. Wy-

zerowanie bitu z pola 4…23 ozna-

cza, że wskazywany przez ten bit

zakres napięć nie jest dopuszczalny

w czasie zapisywania i odczytywania

danych.

Rejestr CID ( Card Identiﬁcation

– tab. 3) o długości 16 bajtów za-

wiera unikatowy numer identyﬁ-

kacyjny karty zapisany w procesie

produkcyjnym i nie można zmienić

jego zawartości.

Rejestr CSD ( Card Speciﬁc Data )

o długości 16 bajtów (128 bitów)

zawiera informacje o konﬁguracji

karty niezbędne do określenia głów-

nie czasu dostępu, pojemności kar-

ty, długości bloku i sektora danych

oraz programowej protekcji zapisu.

Większość bitów rejestru można tyl-

ko odczytywać, ale są takie, które

można zapisywać. Rejestr CSD jest

odczytywany komendą SEND_CSD,

a zapisywany komendą PROGRAM_

CSD. Zawartość tego rejestru jest

zależna od typu karty, poniżej opi-

szemy wybrane pola tego rejestru:

• Pole CSD_STRUCTURE określa

wersję CSD. Wartość 0 oznacza

wersję V1.0 struktury CSD. Pozo-

stałe wartości są zarezerwowane.

• Pole TAAC deﬁniuje asynchro-

niczny (niezależny od częstotli-

wości zegara SCLK) czas dostę-

pu do danych zdeﬁniowany jako

opóźnienie pomiędzy momentem

wysłania ostatniego bitu komen-

dy odczytu danych a momentem

pojawienia się na magistrali

pierwszego bitu odczytywanych

danych.

Tab. 3. Struktura rejestru CID

Nazwa pola Typ

Długość

w bitach

Położenie

w CID

Komentarz

Wartość

Manufacturer ID

MID

Binarny 8 [127:120]

ID producenta jest

przyznawane przez

SD Card Assoc.

Na przykład

SanDisc 0x03

OEM/Application ID

OID

ASCII 16 [119:104] Identyﬁkacja aplikacji

Kod ascii SD

0x53,0x44

Product name

PNM

ASCII 40 [103:64] 5znaków ASCII

Na przykład

SD128

Product Revision

(PRW)

BCD 8 [63:56]

Dwie liczby w kodzie

BCD

Wartość 0x62

oznacza wersję

6.2

Serial Number

(PSN)

Binarny 32 [55:24] 32 bitowa liczba Numer seryjny

Zarezerwowany

4 [23:20]

Manufacture Date Code

(MDT)

BCD 12 [19:8]

Data produkcji rr:mm

liczona od 2000 r.

0x14=04.2001

CRC7 checksum

(CRC)

binarny 7 [7:1] Suma kontrola

Nieużywane – zawsze

1 [0:0]

Elektronika Praktyczna 1/2008

KURS

Napięcie zasilania

Vdd

0–3 zarezerwowany

4 1,6–1,7

5 1,7–1,8

6 1,8–1,9

7 1,9–2,0

8 2,0–2,1

9 2,1–2,2

10 2,2–2,3

11 2,3–2,4

12 2,4–2,5

13 2,5–2,6

14 2,6–2,7

15 2,7–2,8

16 2,8–2,9

17 2,9–3,0

18 3,0–3,1

19 3,1–3,2

20 3,2–3,3

21 3,3–3,4

22 3,4–3,5

23 3,5–3,6

24–30 zarezerwowany

31 bit zajętości

stałe wartości są zarezerwowa-

ne. Wartość pola READ_BL_LEN

jest zawsze równa wartości pola

WRITE_BL_LEN określającej mak-

symalną długość bloku przy za-

pisywaniu danych.

• Pole WRITE_BL_LEN o długości

4 bitów określa maksymalną

długość bloku w bajtach przy za-

pisywaniu danych i jest wylicza-

na z zależności 2^WRITE_BL_

LEN. Maksymalna długość bloku

może mieć wartość z zakresu

512...2048 bajtów, a to oznacza,

że WRITE_BL_LEN może mieć

minimalną wartość równą 9 (bo

2^9=512) i maksymalną wartość

11 (bo 2^11=2048). Pozosta-

łe wartości są zarezerwowane.

Wartość pola WRITE_BL_LEN

jest zawsze równa wartości pola

READ_BL_LEN określającej mak-

symalną długość bloku przy od-

czytywaniu danych.

• Pole READ_BL_PARTIAL dla kart

SD ma zawsze wartość 1, a to

oznacza, że przy odczytywa-

niu danych można odczytywać

bloki o długości od 1 bajta do

długości określonej przez READ_

BL_LEN. Gdyby READ_LEN_PAR-

TIAL był wyzerowany, to mini-

malna długość bloku przy od-

czytywaniu musiałaby być rów-

na READ_BL_LEN.

Jeżeli pole WRITE_BL_PARTIAL

dla kart SD ma wartość 1, to ozna-

cza, że przy odczytywaniu danych

można zapisywać bloki od długoś-

ci 1 bajta do długości określonej

przez WRITE_BL_LEN. Dla kart SD

WRITE_LEN_PARTIAL jest wyzero-

wany i minimalna długość bloku

przy odczytywaniu musi być równa

READ_BL_LEN.

Rys. 9. Budowa rejestru OCR

Tab. 4. Klasy opisane w polu CCC

Bit CCC Obsługiwana klasa komend

Klasa 0

do czasu określonego przez pole

TAAC trzeb dodać czas trwania

500 cykli zegara SCLK.

• Pole TRAN_SPEED deﬁniuje mak-

symalną prędkość transferu da-

nych. Podobnie jak w polu TAAC

na bitach 0…2 zakodowany jest

wykładnik prędkości, a na bi-

tach 3…6 podstawa. TRAN_

SPEED=0x2A oznacza maksymal-

ną prędkość 2*10 Mb/s.

• Pole CCC o długości 12 bitów

określa klasy komend obsługiwa-

nych przez kartę. Klasa jest ob-

sługiwana, jeżeli odpowiadający

mu bit ma stan wysoki ( tab. 4 ).

• W polu READ_BL_LEN o długości

4 bitów jest zapisana maksymal-

na długość bloku w bajtach przy

odczytywaniu danych wylicza-

na z zależności 2^READ_BL_

Klasa 1

…………..

Klasa 11

Tab. 5. Sposób wyliczania wartości

MULT

C_SIZE_MULT MULT=2^(SIZE_MULT+2)

2^2=4

2^3=8

2^4=16

2^5=32

2^6=64

2^7=128

2^8=256

2^9=512

• Pole NSAC deﬁniuje dodatkowy

czas dostępu do danych, który

jest związany z częstotliwością

sygnału zegarowego SCLK. Bi-

narną wartość zapisaną na 8 bi-

tach pola trzeba pomnożyć przez

100. Jeżeli w polu NSAC jest

zapisana binarnie wartość 5, to

Tab. 7. Uzupełniające informacje o konﬁguracji karty

SCR Structure SCR_STRUCTURE 4 R [63:60] V1.0 0

SD Card-Spec Version SD_SPEC 4 R [59:56] V1.01 0

data_status_after_erases DATA_STAT_AFTER_ERASE 1 R [55:55] 0 0

SD Security Support

SD+SECURIRY 3 R [54:52]

Prot 2, Spec

V1.01

DAT Bus widths supported SD_BUS_WIDTHS 4 R [51:48] 1 & 4 5

Reserved

16 R [47:32] 0 0

Tab. 6. Informacje o formacie danych

przechowywanych na karcie

FILE_

FORMAT_

GRP

Reserved for manufacturer

usage

32 R [31:0] 0 0

FILE_FOR-

MAT

Format plików

LEN. Maksymalna długość bloku

może mieć wartość z zakresu

512…2048 bajtów, a to ozna-

cza, że READ_BL_LEN może

mieć minimalną wartość rów-

ną 9 (2^9=512) i maksymalną

wartość 11 (2^11=2048). Pozo-

Tab. 8. Pole SD_BUS_WIDTHS

SD_BUS_WIDTHS Szerokość magistrali

Bit 0 1–bitowa (DAT0)

Bit 1 Zarezerwowany

Bit 2 4–bitowa (DAT0…3)

Bit 3

0 0 HDD z tablicą partycji

0 1 DOS FAT z boot sector

0 2 Universal File Format

0 3 Inny/nieznany

1 0…3 Zarezerwowany

Zarezerwowany

Elektronika Praktyczna 1/2008

OCR

Bit

KURS

• Pole WRITE_BLK_MISALIGN

określa czy możliwy jest za-

pis przez jedną komendę bloku

dłuższego niż ﬁzyczny blok kar-

ty. Długość bloku ﬁzycznego jest

określona w polu WRITE_BL_

LEN. Dla kart SD WRITE_BLK_

MISALIGN jezt wyzerowany, a to

oznacza, że taki zapis nie jest

możliwy.

• Pole READ_BLK_MISALIGN okre-

śla czy możliwe jest odczyta-

Tab. 9. Rejestr statusowy Card Status

Bit

Identyﬁkator

Typ Wartość

Opis

OUT_OF_RANGE

ERX

0=no error

1=error

Argument komendy był większy niż dopuszczalna wartość dla tej karty

ADDRESS_ERROR

0=no error

1=error

Adres nie jest zgodny z wielkością bloku danych użytych w tej komen-

dzie

BLOCK_LEN_ERROR

0=no error

1=error

Długość bloku danych jest nieprawidłowo ustawiona dla tej karty

ERASE_SEQ_ERROR

0=no error

1=error

Wystąpił błąd w sekwencji kasowania

ERASE_PARAM

ERX

0=no error

1=error

Nieprawidłowo ustawiona sekcja zapisu bloku danych w operacji kaso-

wania

WP_VIOLATION

ERX

0=not protect

1=protect

Próba zapisania danych, kiedy ustawiona jest opcja WRITE PROTECT

CARD_IS_LOCKED

0=card unlocked

1=card locked

Karta jest zablokowana przez host

24 LOCK_UNLOCK_FAILED ERX

0=no error

1=error

Wykryty błąd sekwencji lub hasła blokowania/odblokowania karty

COM_CRC_ERROR

0=no error

1=error

Błąd CRC

ILLEGAL_COMMAND

0=no error

1=error

Nieprawidłowa komenda w bieżącym stanie karty

CARD_ECC_FAILED

ERX

0=success

1=failure

Wewnętrzny ECC karty został wprowadzony, ale nie był w stanie skory-

gować danych

CC_ERROR

ERX

0=no error

1=terror

Błąd wewnętrznego mikrokontrolera karty

ERROR

ERX

0=no error

1=terror

Nieznany błąd główny wystąpił w czasie wykonywania operacji

Zarezerwowany

16 CID/CSD OVERWRITE

ERX

0=no error

1=terror

Jedno z możliwych zdarzeń:

Rejestr CID został już zapisany, ale nie może być nadpisany

lub

Sekcja „tylko do odczytu” rejestru CSD nie pasuje do karty

WP_ERASE_SKIP

0=not protected

1=protected

Wykasowana została tylko przestrzeń partycji adresów, bo jest ustawio-

na protekcja zapisu

CARD_ECC_DISABLE

0=enabled

1=disabled

Komenda została wykonana bez wewnętrznego ECC

ERASE_RESET

0=cleared

1=set

Sekwencja kasowania została przerwana przed wykonaniem

12:9

CURRENT_STATE

0–idle

1=ready

2=ident

3=stby

4=tran

5=data

6=rcv

7=prg

8=dis

9..15 rezerwa

Stan karty po odebraniu komendy. Jeżeli wykonanie komendy zmienia

stan karty, to zmian stanu będzie widziana przez host jako odpowiedź

po następnej komendzie

READY_FOR_DATA

0=not ready

1=ready

Sygnalizuje, ze bufor danych jest pusty

7:6

Zarezerwowane

APP_CMD

0=disabled

1=enabled

Karta spodziewa się komendy aplikacji ACMD lub komenda została

zinterpretowana jako ACMD

Zarezerwowany

AKE_SEQ_ERROR

0=no error

1=terror

Błąd sekwencji autoryzacji

2 zarezerwowany dla komend aplikacji

1,0 zarezerwowany dla testów produkcyjnych

E – bit błędu (error bit); S – bit statusu (status bit); R – wykryte i ustawiane do potwierdzenia bieżącej komendy; X – wykryte i ustawiane w czasie

bieżącej komendy

Elektronika Praktyczna 1/2008

KURS

Tab. 10. Rejestr SD Card Status

Bit Identyﬁkator Typ Wartość

Opis

czy jest kopią (bit ustawiony).

Raz ustawionego bitu COPY nie

można już wyzerować.

• Ustawiony bit PERM_WRITE_

PROTECT sygnalizuje, że jest

możliwe tylko odczytywanie da-

nych z pamięci. Zabronione jest

kasowanie i zapisywanie danych.

Bit PERM_WRITE_PROTECT jest

bitem OTP, raz ustawionego nie

da się już skasować.

• Bit TMP_WRITE_PROTECT

umożliwia czasowe zablokowanie

możliwości zapisywania i kasowa-

nia danych. Spełnia taką samą

funkcję jak PERM_WRITE_PRO-

TECT, ale po ustawieniu można

go wyzerować.

• Pola FILE_FORMAT_GRP i FILE

FORMAT zawierają informacje

o formacie plików zapisywanych

na karcie ( tab. 6 ).

W kolejnym rejestrze – SCR

– są zapisane uzupełniające infor-

macje dotyczące konﬁguracji karty

( tab. 7 ).

• Pole SCR_STRUCTURE jest po-

wieleniem pola CSD_STRUCTU-

RE rejestru CSD.

• Pole SD_SPEC określa wersję

warstwy ﬁzycznej

karty SD. Dla kart

SD dopuszczalna jest

wartość zerowa ozna-

czająca wersję V1.0

lub V1.01.

• Pole DATA_STAT_

AFTER_ERASE okre-

śla wartość wpisywa-

ną do komórek pa-

mięci po skasowaniu.

Dla karty SD jest to

zero.

• W polu SD_SECU-

RITY zapisana jest

informacja o wersji

zaimplementowanego

algorytmu ochrony.

Wartość zerowa oznacza brak al-

gorytmu ochrony, wartość 1 to

wersja V1.0, wartość 2 to wersja

V2.0.

• Ostatnie pole – SD_BUS_WID-

THS – opisuje dostępną szero-

kość magistrali SDBus ( tab. 8 ).

Rejestr statusowy Card Status

( tab. 9 ) ma długość 32 bitów i jego

struktura jest identyczna z rejestrem

statusu karty MMC. Rejestr SD_Sta-

tus ( tab. 10 ) ma długość 512 bitów

i zawiera specyﬁczne rozszerzone in-

formacje dotyczące tylko kart SD.

Tomasz Jabłoński, EP

tomasz.jablonski@ep.com.pl

511:

510

DAT_BUS_WIDTH SR

00=1bit domyślnie

01=rezerwa

10=4 bity

11=rezerwa

Długość magistrali danych

w trybie SDBus zdeﬁniowana

komendą SET_BUS_WIDTH

509 SECURED_MODE SR

0=bez trybu ochrony

1= tryb ochrony

Tryb ochrony karty SD

508:

496

zarezerwowane

495:

480

SD_CARD_TYPE SR

00xx pamięć karty SD

deﬁniowana ﬁzycznym

interfejsem V1.01

0000=SD RD/RW

0001=SD ROM

Typ karty

479:

448

SIZE–OF_PROTECTED_AREA SR

Rozmiar chronionej pamięci

w jednostkach określonych

przez MULT*BLOCK_LEN

(patrz rejestr CSD)

Rozmiar chronionej pamięci

wyliczany według zależności:

SIZE_OF_PROTECTED_

AREA*MULT*

BLOCK_LEN

347:

312

zarezerwowany

311:

Zarezerwowany przez

producenta

S – bit statusu (status bit); R – wykryte i ustawiane do potwierdzenia bieżącej komendy

nie przez jedną komendę bloku

dłuższego niż ﬁzyczny blok kar-

ty. Długość bloku ﬁzycznego jest

określona w polu READ_BL_LEN.

Dla kart SD WRITE_BLK_MI-

SALIGN jezt wyzerowany, a to

oznacza, że taki odczyt nie jest

możliwy.

• Pole C_SIZE jest jednym ze

składników używanych do wyli-

czania pojemności pamięci karty.

Oprócz C_SIZE pojemność jest

wyliczana z wartości pól READ_

BL_LEN i C_SIZE_MULT według

zależności:

pojemność pamięci= BLOCKNR*BLOCK_LEN

gdzie:

BLOCKNR=(Z_SIZE+1)*MULT

MULT=2 C_SIZE_MULT+2 *(C_SIZE_MULT<8)

BLOCK_LEN=2 READ_BL_LEN *(READ_BL_EN<12)

Zależność pomiędzy C_SIZE_

MULT i MULT pokazano w tab. 5 .

• Pola VDD_R_CURR_MIN i VDD_

W_CURR_MIN zawieraja zako-

dowany na 3 bitach minimalny

prąd przy zapisywaniu i odczy-

tywaniu danych.

• Pola VDD_R_CURR_MAX i VDD_

W_CURR_MAX zawierają zakodo-

wany na 3 bitach maksymalny

prąd przy zapisywaniu i odczy-

tywaniu danych.

• Pole ERASE_BLK_EN deﬁniu-

je możliwość kasowania bloku

danych o długości określonej

polem WRITE_BL_LEN. Jeżeli

ERASE_BLK_LEN jest wyzerowa-

ny, to możliwe jest kasowanie

porcji danych o długości sektora

określonej w polu SECTOR_SIZE.

Jeżeli ma wartość 1, to możli-

we jest kasowanie bloku danych

o długości określonej w WRITE_

BL_LEN.

• Pole SECTOR_SIZE o długości 7

bitów określa zakodowaną dłu-

gość kasowanego sektora w jed-

nostkach określo-

nych w polu WRI-

TE_BL_LEN. Dla

SECTOR_SIZE=0

kasowany jest blok

o długości WRITE_

BL_LEN, a dla SEC-

TOR_SIZE=0x7F

jest kasowany

blok o długości

128WRITE_BL_EN.

• Pole WP_GRP_SIZE

o długości 7 bitów

określa grupę sek-

torów z protekcją

zapisu o długości

określonej w SEC-

TOR_SIZE. Dla

WP_GRP_SIZE=0 chroniona jest

grupa o długości SECTOR_SIZE,

a dla WP_GRP_SIZE =0x7F

jest chroniona grupa o długości

128SECTOR_SIZE. Odblokowanie

funkcji protekcji zapisu grupy

sektorów jest możliwe po usta-

wieniu bitu pola WP_GRP_ENA-

BLE.

• Pole R2W deﬁniuje ile razy czas

zapisywania danych jest dłuższy

od czasu dostępu przy odczyty-

waniu.

• Bit COPY określa czy zapisana

zawartość w pamięci Flash jest

oryginalna (bit wyzerowany),

Elektronika Praktyczna 1/2008

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: