High Quality Professional Instruments 2009/07 SD2.0 量測技術大觀 SD2.0 簡介 SD, 全名為 Secure Digital, 為一種記憶卡的標準介面, 在 1999 年八月由 Panasonic Matsushita 及 Toshiba 合力

Size: px

Start display at page:

Download "High Quality Professional Instruments 2009/07 SD2.0 量測技術大觀 SD2.0 簡介 SD, 全名為 Secure Digital, 為一種記憶卡的標準介面, 在 1999 年八月由 Panasonic Matsushita 及 Toshiba 合力"

荏壕艮戎
5 years ago
Views:

1 SD2.0 量測技術大觀 SD2.0 簡介 SD, 全名為 Secure Digital, 為一種記憶卡的標準介面, 在 1999 年八月由 Panasonic Matsushita 及 Toshiba 合力研發出, 被廣泛的應用在各種攜帶型裝置上, 如數位相機 PDA NB 或 MP3 隨身聽等等 SD 卡的技術是基於 MMC(Multi Media Card) 格式上, 但 SD 卡擁有更高的傳輸速率, 一般 SD 卡的大小約為 32mm x 24mm x 2.1mm, 厚度約為 1.4mm, 體積相當的輕便 SD 卡的傳輸速率不斷的演進更新,SD 卡傳輸速率是以 CD-ROM 的 150KB/s 為 1 倍速計算方式來計算, 基本上 SD 卡傳輸速度能夠比 CD-ROM 的傳輸速度更高出許多倍率傳輸速度 (MB/s) SD CLASS 6x 0.9 n/a 10x 1.5 n/a 13x x x x x x x x x x x 表一 :SD 卡倍率及傳輸速度表在 2000 年,Matsushita Toshiba San Disk 共同組成了 SD Card 聯盟, 針對會員提供了許多 SD 介面規格如 SD card mini SD card micro SD card SDHC card mini SDHC card micro SDHC card 等, 詳細敘述請參閱

SDIO 及 SDHC SDIO 是一種基於 SD 插槽格式的介面, 透過 SDIO 使得 NB 或 PDA 可以連接多種周邊裝置, 如無線網卡藍芽控制器視訊設備 GPS 接收器等等, 諸如此類的支援更加強了 SD 介面在市場上的重要性, 為了因應高容量的需求,SD 卡聯盟也推出了 SDHC(Secure Digital High Capacity), 這是一種基於 SD

2 SDIO 及 SDHC SDIO 是一種基於 SD 插槽格式的介面, 透過 SDIO 使得 NB 或 PDA 可以連接多種周邊裝置, 如無線網卡藍芽控制器視訊設備 GPS 接收器等等, 諸如此類的支援更加強了 SD 介面在市場上的重要性, 為了因應高容量的需求,SD 卡聯盟也推出了 SDHC(Secure Digital High Capacity), 這是一種基於 SD 格式的延伸,SDHC 最高可達 32GB 的容量, 使用 FAT32 檔案格式, 相較之下 SD 使用 FAT16 格式, 容量最高僅 2GB SDHC 與 SD 相同也有不同的 CLASS 區分, 在 SDHC 中 CLASS 2 每秒可傳輸 2MB 資料量 CLASS 4 每秒可傳輸 4MB 資料量, 而 CLASS 6 每秒可傳輸 6MB 資料量 SD 卡的外觀及接腳接腳名稱 1 Command 2 VSS VDD 4 Clock 5 VSS 6 Data0 7 Data1 8 Data2 9 Data3 表二 :SD 卡接腳名稱

3 SD 卡的特色及優勢 Targeted for portable and stationary applications Memory capacity: - Standard Capacity SD Memory Card: Up to and including 2 GB - High Capacity SD Memory Card: More than 2GB (This version of specification limits capacity up to and including 32GB) Voltage range: - High Voltage SD Memory Card Operating voltage range: V - Dual Voltage SD Memory Card Operating voltage range: Low Voltage Range (T.B.D) and V Designed for read-only and read/write cards. Default mode: Variable clock rate 0-25 MHz, up to 12.5 MB/sec interface speed (using 4 parallel data lines) High-Speed mode: Variable clock rate 0-50 MHz, up to 25 MB/sec interface speed (using 4 parallel data lines) Switch function command supports High-Speed, ecommerce, and future functions Correction of memory field errors Card removal during read operation will never harm the content Content Protection Mechanism - Complies with highest security of SDMI standard. Password Protection of cards (CMD42 - LOCK_UNLOCK) Write Protect feature using mechanical switch Built-in write protection features (permanent and temporary) Card Detection (Insertion/Removal) Application specific commands Comfortable erase mechanism SD 卡除了體積輕巧, 使用方便之外, 還有一個最大的特色, 那就是保密目前 SD 卡發展出一種三層格式規範 ( 持續發展中 ), 這三層分別是 : 實體層檔案系統層應用層描述可覆寫式 SD 卡與唯讀式非揮發性 SD 卡使用 ISO 9232 標準可慮不同型態內容的特性, 如 : 音樂 SD AUDIO, 影像 SD PICTURE, 聲音 SD VOICE, 視訊 SD VIDEO 等在每一層中均有保密功能,SD 採用了由 IBM Intel Matsushita 與 Toshiba 共同發展的可錄式媒體內容保護技術, 而且 SD AUDIO 還符合了安全數位音樂發起聯盟所制定的可攜式裝置規定

4 SD 卡的特色及優勢 HOST 端到 SD 卡的傳輸控制全部都是由 HOST 來控制, 由 HOST 發送的命令可分為兩種類型, 廣播命令模式及位址命令模式 ( 點對點傳輸 ) 廣播命令模式位址命令模式 ( 點對點傳輸 ) 適用於所有種類的 SD 卡中, 在某些命令中會要求回應 (Response) 當位址命令發送給指定卡片裝置時, 會要求接受命令的卡片裝置傳送相對應的回應 SD Bus 進行傳輸時可區分為兩種傳輸操作模式,Card identification mode( 卡片 ID 辨識模式 ) 及 Data transfer mode( 資料傳輸模式 ) Card identification mode HOST 進入卡片 ID 辨識模式後會進行裝置重置並開始搜尋匯流排上是否有安裝新的卡片裝置, 而卡片裝置若進入該模式後相同的也會進行重置, 一直等到接受 SEND_RCA 命令 (CMD3) 為止當卡片裝置進入 Data transfer mode 後, 最先收到的命令即為 Data transfer mode RCA, 而 HOST 進入 Data transfer mode 後, 會先判斷匯流排上所有的卡片裝置狀態卡片裝置狀態 Inactive State 操作模式 Inactive Idle State Ready State Card identification mode Identification State Stand-by State Transfer State Sending data State Receive data State Data transfer mode Programming State Disconnect State 表三 : 操作模式與卡片裝置狀態比較

5 圖一 :SD 記憶卡狀態流程 SD Bus 進行傳輸時會先發送 Command 宣告隨後 Data 所接收位址, 不同的 Command 均代表著不同的作用, 關於 Command 介紹請點閱附件 SD 命令列表及暫存器說明

6 SD 卡實際測量孕龍科技邏輯分析儀所研發的 SD2.0/SDIO 匯流排分析模組可協助工程師測量 SD2.0 或是 SDIO 的訊號封包, 將邏輯分析儀測試線接上測試板後即可進行測量, 如圖二所示圖二 : 孕龍邏輯分析儀與測試板進行連接

Pin 6 (Data0) Pin 7 (Data1) Pin 8 (Data2) Pin 9 (Data3)

7 依照表二 SD 卡接腳名稱, 將 Command Clock Data0 Data1 Data2 及 Data3 分別接至孕龍邏輯分析儀的 A0 A1 A2 A3 A4 及 A5 邏輯分析儀通道 A0 A1 A4 A5 A6 A7 SD 卡接腳 Pin 1 (Command) Pin 4 (Clock) Pin 6 (Data0) Pin 7 (Data1) Pin 8 (Data2) Pin 9 (Data3) 將測試板接妥後隨即開啟孕龍邏輯分析儀軟體進行分析 ( 分析軟體操作方式詳見孕龍科技網站說明 ), 擷取完成後分析結果如圖三及圖四所示圖三 : 使用孕龍科技邏輯分析儀 SD2.0/SDIO 分析 SD CMD

8 圖四 : 使用孕龍科技邏輯分析儀 SD2.0/SDIO 分析 SD DATA

9 SD2.0/SDIO 匯流排分析模組介紹孕龍科技邏輯分析儀 SD2.0/SDIO 匯流排分析模組可支援分析 SD 匯流排中的 Command 及 Data 部分, 也可支援分析 SDIO, 使用者僅需在匯流排設定視窗中進行設定即可使用, 設定畫面如圖五所示圖五 : 孕龍科技邏輯分析儀 SD2.0/SDIO 匯流排分析模組設定視窗

10 一通道設定 : 可設定分析 SD2.0/SDIO 時與邏輯分析儀連接的通道方向二 Decodes Format: 可設定分析匯流排解碼格式為 SD1.1/SDIO 或是 SD2.0 三串列協定設定 : 可設定匯流排解碼方式為 CMD 解碼或是 DAT 解碼, 以及取樣方式及 BLOCK 長度設定四串列協定顏色 : 可設定匯流排中各種封包顏色設定

11 使用者若需同時分析 Command 及 Data 狀況, 則可透過孕龍邏輯分析儀軟體設定兩組匯流排解碼, 一為分析 Command 另一則分析 Data 設定步驟 : 1. 先至軟體功能表中點選信號再選擇信號通道設定 2. 開啟訊號通道設定視窗後將分別點選兩個通道的 A0 A1 A4 A5 A6 A7, 設定完成如圖六及圖七所示可在此處設定匯流排名稱圖六 : 設定信號通道

12 圖七 : 設定同時分析 Command 及 Data

13 總結 SD 卡的應用非常廣泛, 無論是手機音響數位相機等等都可發現其應用, 可說是非常熱門的一種記憶卡介面, 著實替消費性電子產品提昇了不少便利性然而也有不少產品研發公司看準這樣的潮流, 紛紛推出許許多多的商品, 但是研發公司在設計產品時, 也必須要擁有合適的研發儀器才能夠趕上市場需求孕龍科技邏輯分析儀推出了五十多種匯流排解碼模組, 針對研發工程師在分析匯流排訊號時, 可透過軟體自動解碼功能縮短開發專案的時間, 及早讓商品問世, 面對各種數位訊號時不需要再透過示波器進行手動解碼方式來分析訊號關於更多孕龍邏輯分析儀介紹請至孕龍科技網站參考資料 : - SD Specifications Simplified_Physical_Layer_Spec from - PC 硬體介面徹底研究 / Michael Gook 著 / 陳黎光譯 / 旗標出版社出版

Table of Contents A. Product Outline.. 3 B. Features.. 4 C. Block Diagram... 5 D. Pin Assignments. 6 E. Physical Specifications... 7 F. DC Characteris

Table of Contents A. Product Outline.. 3 B. Features.. 4 C. Block Diagram... 5 D. Pin Assignments. 6 E. Physical Specifications... 7 F. DC Characteris Micro SD Card TM Product Specification Version 1.0 Information in this document is provided in connection with TwinMOS products. No license, express or implied, by estoppels or otherwise, to any intellectual