在进行SD卡驱动介绍之前，我的思路是先讲一下我们要驱动的对象-SD卡，他的一些基本信息，从这些信息里我们能了解、抽象出来通用信息，这些信息也是我们做驱动的时候，需要了解的内容，力求在开始正式驱动工作前，通过这篇文章就能对SD卡的信息了解的非常详细。

文章目录

1. 总结
2. 为什么现在有这么多的SD卡标准？
3. SD卡协会
4. SD卡分类标准
- 4.1 容量分类：SDSC/SDHC/SDXC/SDUC
- 4.2 物理总线接口版本
- - 4.2.1 SD Bus（默认总线和高速总线）
  - 4.2.2 UHS（Ultra High Speed超高速）
  - 4.2.3 SD Express
  - 4.2.4 总线速度模式分类
- 4.3 速度认证标准（最低写入速度）
- - 4.3.1 class标准（圆圈中带数字）
  - 4.3.2 UHS速度分级（U标）
  - 4.3.3 视频速度等级（V标）
  - 4.3.4 应用性能分级（A标）
5. SD卡上常见标识解读

1. 总结

对于SD卡驱动，需要了解主机支持总线速度模式分类中的哪几类：这牵涉到配置主控端，输出工作电压、时钟频率等等这些信息：

2. 为什么现在有这么多的SD卡标准？

首先大家都知道，SD卡说白了就是外部存储器，本质就是用来存数据的，他的功能十分单一，既然这么单一，那为啥还有出现那么多五花八门的版本、标准、专业术语啊这些的呢。

原因很简单，就是为了满足我们日益增加的对数据存储的需求。

以我们的手机来举例子，以前我们可能就是为了存储个通讯录，你人际关系再复杂，几十上百个KB也就差不多了，后面有了听音乐的需求，可能几百MB或者几个GB也就够了，到现在既要下视频、又要下音乐、文件等等，数据有了爆发式的增量需求，那我们对容量的需求也就很大了。

SD卡作为存储设备，肯定需要对它进行接口设计、协议规范，那在一开始制定的时候，受到时下的思维局限，可能没法看的那么远（十年前，谁能想到U盘存储都能上TB了呢），导致随着对容量需求不断增大，你原来设计的已经没法满足了，这时候就需要修改协议：比如原有的物理接口已经到了速度上线，需要重新设计接口，这就导致说SD卡的规范在不断调整，但是这种调整又不能随便乱改，这就出现了不同的标准，也就出现现在这种情况。

3. SD卡协会

为了能让SD卡标准化，方便统一，有个SD卡协会的组织，专门规定了各种涉及SD卡的协议，其中我们主要关注两类：SD Specifications Part 1 Physical Layer Simplified Specification（简单理解成：卡协议）和SD Specifications Part A2 SD Host Controller Simplified Specification（简单理解成：主机协议）。

其中，卡协议规定了SD卡的物理规格和命令协议，而主机协议是用来标准化SD主机控制器，针对的是SD卡主机控制器厂商，这个协议不是强制的。

4. SD卡分类标准

SD协会，从三个方面对SD卡制定了三个分类标准：按存储容量分类、按最低写入速度分类、按物理总线接口分类。

4.1 容量分类：SDSC/SDHC/SDXC/SDUC

最早的SD卡标准是SDSC，单卡最大容量2GB，后来慢慢2G最大上限不够用了，2006年，SD卡协会制定了新的SDHC标准（大容量标准）：容量在2G以上（不含2G）到32GB以内的SD卡都遵循SDHC标准。
原来SDSC使用的是FAT12和FAT16的文件系统，因为容量不超过2GB，FAT16也够用了，但是后面扩容了，就引入了FAT32作为SDHC的文件系统。
2009年，SD卡协会推出了SDXC标准：容量高于32GB（不含32G）到2TB，然后将文件系统改成了exFAT。
2018年宣布新的SD卡容量标准-SDUC：2TB（不含）~128TB.

所以SDHC、SDUC等这些标准都只代表容量分级的标准，但是在速度上没有一个明确的标准。

4.2 物理总线接口版本

CPU这些控制芯片想要从外部存储器里面读取数据，就需要经过一个I/O总线（Bus），那么对于和SD卡一起诞生的bus就是SD Bus。同样，在设计之初，SD Bus总线速度并不高，为了满足容量的扩充变化，SD协会也制定了新的物理总线接口：UHS和SD Express。一共三种总线，共计6种版本。

注意，物理总线接口标准（或者叫总线速度标准）只是规定了SD卡物理接口所能够达到的速度上限，但是我们基本上还用不到能跑到总线速度上线的SD卡。

4.2.1 SD Bus（默认总线和高速总线）

最早的SD Bus速度为12.5MB/s，而后在SD标准1.1版中，SD协会为这条总线加入了高速模式，总线速度提高一倍达到25MB/s。

目前所有的SD卡均都支持SD Bus的这两种模式。

4.2.2 UHS（Ultra High Speed超高速）

UHS的出现，是因为SD Bus不够用了，于是SD协会在SD3.0规范中为SDHC和SDXC添加了UHS超高速总线。
目前有UHS-I、UHS-II、UHS-III三种版本。实现UHS标准传输速度需要设备支持，高版本向下兼容低版本，不支持该标准可以兼容降速为普通存储卡使用。

UHS-I
UHS-I总线规范定义了两种速度，分别是UHS-50和UHS-104，前者具有50MB/s的数据传输速率，后者则为104MB/s，在SD卡上面的标记如下：
UHS-II
继续提速，原有的物理接口排针不够用了，因为总线的频率不能无限制的提高，因此SD卡协会在原有的金手指下面加入了第二排金手指，用于拓宽数据传输的通道（物理接口排针数量变了）。
在拓宽之后，UHS-II的最高速度可以达到312MB/s。另外，由于引入了新的一排金手指，也就是一个新的数据传输通道，使得支持UHS-II总线的SD卡可以在全双工或者半双工之间切换。打个比方，原本的SD卡只有一条车道，而UHS-II总线为SD卡新建了一条车道，这两条车道可以同向行驶（半双工），也可以逆向行驶（全双工），在两条车道同向的状态下，同样时间从A地（主机）到B地（SD卡）的总车流量就自然增加了一倍。
UHS-III
UHS-III与UHS-II一样，使用两排金手指进行数据交换，不过它取消了半双工模式，只保留了全双工的工作模式，但是最高传输速率仍旧比UHS-II高了一倍，有624MB/s。

4.2.3 SD Express

在2018年6月份，SD卡协会为SD卡引入了PCIe总线，虽然只有单通道，但是速率也轻松超越UHS-III规格，全双工的工作状态下可以达到985MB/s，另外，由于采用了PCIe总线进行数据传输，使得SD卡可以支持NVMe协议。

而支持SD Express规范的SD卡只保留了对UHS-I和SD总线的兼容性，不再兼容UHS-II和UHS-III。

4.2.4 总线速度模式分类

针对上面三类型接口，按总线速度模式来分类，一共有以下几种：

Default Speed mode: 3.3V供电模式，频率上限25MHz，速度上限 12.5MB/sec
High Speed mode: 3.3V供电模式，频率上限50MHz，速度上限 25MB/sec
SDR12： UHS-I卡， 1.8V供电模式，频率上限25MHz，速度上限 12.5MB/sec
SDR25： UHS-I卡， 1.8V供电模式，频率上限50MHz，速度上限 25MB/sec
SDR50： UHS-I卡， 1.8V供电模式，频率上限100MHz，速度上限 50MB/sec
SDR104： UHS-I卡， 1.8V供电模式，频率上限208MHz，速度上限 104MB/sec
DDR50： UHS-I卡， 1.8V供电模式，频率上限50MHz，性能上限 50MB/sec
UHS156： UHS-II RCLK Frequency Range 26MHz - 52MHz, up to 1.56Gbps per lane.

4.3 速度认证标准（最低写入速度）

上面的分类，容量分类只是从容量角度，总线速度标准，也只是物理总线理论能达到的上线，这些都和SD卡我们实际有用读写速度无关，因此SD卡协会为SD卡本身的速度制定了一些列的认证标准，这些标准都是基于不同的应用角度，各自之间都是互相平行的关系。

4.3.1 class标准（圆圈中带数字）

它指出了SD卡的最低写入速度，一共制定了4档，分别为Class 2、Class 4、Class 6和Class 10，代表SD卡的最低持续写入速度为2MB/s、4MB/s、6MB/s和10MB/s。

在几年前SD卡性能普遍还很羸弱的时候，Class标识可以让用户非常简便的认出SD卡的持续写入性能：Class 10的卡，它的持续写入速度就一直是10MB/s。不过随着SD卡性能的提高，现在的SD卡最低写入速度随随便便就上个几十MB/s的，几乎市场上所有SD卡都带着Class 10标识，它早已不能描述SD卡的最低写入性能了，但是它的存在指出这张SD卡是兼容SD总线的高速模式的。

4.3.2 UHS速度分级（U标）

UHS速度标识是与UHS-I总线一起加入到SD卡的标签纸上的，它就简单很多，只有两档，U1代表这张卡的最小写入速度为10MB/s，与Class 10基本上就是一个意思，而U3则代表这张卡的最低写入速度为30MB/s，是U1的三倍。

而UHS速度标识一般是和上文提到的UHS-I总线标识一起出现的，下面这张就是比较常见的、支持UHS-I总线规范，最低写入速度大于30MB/s的SD卡。

4.3.3 视频速度等级（V标）

针对视频应用角度指定的标准，不是重点，自行搜索即可。

4.3.4 应用性能分级（A标）

设备对SD卡随机读写性能分级，不是重点，自行搜索接口。

5. SD卡上常见标识解读

UHS模式：总线接口标识，标识支持的UHS-I接口（UHS是全新的总线模式，目前有UHS-I 、UHS-II、UHS-III三种版本，实现UHS标准的传输速度，需要设备硬件上支持，不支持该标准，会降速兼容为普通存储卡）；
Class等级：speed class标示法，是一种比较旧的速度级别，表示在不支持UHS的设备上所达到的速度级别（在以往的设备、或者是不支持UHS接口的设备中使用时所达到的速度级别，C10和U1的速度基本相同）；
超高速等级：UHS Speed Class标示法，标识在UHS接口上，数据传输速率级别为3
视频速度级别：Video Speed Class标示法，4K视频拍摄需求增大后，SD卡协会针对视频拍摄应用制定的视频速度等级，比如拍摄4k 视频的存储卡必须要达到V30以上。

参考资料：
超能课堂(207) SD卡标准错综复杂，到底该认哪一个？

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