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SD卡

SD存储卡是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备,由于它体积小、数据传输速度快、可热插拔等优良的特性,被广泛地于便携式装置上使用,例如数码相机、个人数码助理(外语缩写PDA)和多媒体播放器等。

MMC(Multi-Media Card,多媒体卡)由西门子公司Siemens和SanDisk于1997年推出。由于它的封装技术较为先进,7针引脚,体积小、重量轻、非常符合移动存储的需要。MMC支持1bit模式,20MHz时钟,采用总线结构。 [1]

SD卡是由松下电器、东芝和SanDisk联合推出,1999年8月发布。SD卡的数据传送和物理规范由MMC发展而来,大小和MMC卡差不多,尺寸为32mm x 24mm x 2.1mm。长宽和MMC卡一样,只是比MMC卡厚了0.7mm,以容纳更大容量的存贮单元。S与 MMC 卡保持着向上的兼容,MMC卡可以被新的SD设备存取,兼容性则取决于应用软件,但SD卡却不可以被MMC设备存取。(SD卡外型采用了与MMC卡厚度一样的导轨式设计,

以使SD设备可以适合MMC卡)。 [1]

SD卡接口除了保留MMC卡的7针外,还在两边加多了2针,作为数据线。

在 SD 卡 3.0 规范中,SD 卡的理论最大容量可达 2TB,理论最大读写速度可达 104MB/s(在最新的 4.10 规范中,理论最大读写速度已提高到 312MB/s)。 [2]

SD卡主要分为四部分组成:外部引脚、内部寄存器、接口控制器和内部存储介质。SD 卡(1)主要引脚和功能描述如下:

CLK:时钟信号,控制器或者 SD 卡在每个时钟周期传输一个命令位或数据位,在 SD 总线的默认速度模式下频率可在0~25MHz 之间变化,SD 卡的总线管理器可以不受任何限制的自由产生0~25MHz 的频率,在 UHS-I 速度模式下,时钟频率最高可达208M。 [2]

CMD:命令和响应复用引脚,命令是由控制器发给 SD 卡,可以是从控制器到单个 SD 卡,也可以是到 SD 总线上所有卡;响应是存储卡对控制器发送的命令应答,应答可以来自单卡或所有卡。

DAT0~3:数据线,数据可以从卡传向控制器也可以从控制器传向卡。

(2) 寄存器及功能描述如下:

OCR(Operating Conditions Register)寄存器:32位的操作条件寄存器主要存储了 VDD 电压范围,SD 卡操作电压范围为2~3.6V。

CID(Card IDentification Register)寄存器:卡识别码寄存器,长度为16个字节,存储 SD 卡唯一标识号,该号在卡生产厂家编程后无法修改。

CSD(Card-Specific Data Register)寄存器:卡特性数据寄存器,包含了访问该卡数据时的必要配置信息。

SCR(SD Card Configuration Register)寄存器:SD 卡配置寄存器(SCR),提供了 SD 卡的一些特殊特性在这张卡内,长度为64 位,这个寄存器内容由制造商在生产厂内设置。 [2]

RCA(Relative Card Address)寄存器:卡相对地址寄存器是一个16位可写的地址寄存器,控制器可通过地址选择对应地址的 SD 卡。

DSR(Driver Stage Register)寄存器:驱动级寄存器,属于可选寄存器,用于配置卡的驱动输出。

(3) 接口控制器:主要用于对内部存储核心进行控制和管理,通过接收用户对其发送的命令来进行控制和设置,并根据命令作出响应,然后执行响应的数据读写等操作。

(4) 内部存储介质:数据记忆存储的 Flash块。 [2]

根据数据传输速度,SD有不同的等级。速度等级有两种表示方法:

"X"表示法(SD1.0规范,现已不用):

它是按CD-ROM的150kB/s为1倍速的速率计算方法来计算的。基本上,它们能够比标准CD-ROM的传输速度快6倍(900 kB/秒),而高速的SD卡更能传输66x (10 MB/秒) 以及 133x 或更高的速度。一些数码相机需要高速SD卡来更流畅地拍摄影片,和连续拍摄相片更迅速。直至2005年12月,大部分设备跟从SD卡的1.01规格,而更高速至133x的设备亦跟从1.1规格,最高12.5MB/秒。

速度等级

读取速度

(MB/秒)

相当于Speed Class

13 x

2.0

2

26 x

4.0

4

40 x

6.0

6

66 x

10.0

10

SD2.0的规范中对SD卡的速度分级方法是:普通卡高速卡的速率定义为Class2、Class4、Class6 和Class 10 四个等级。在Class10卡问世之前,存在过一阵Class11和Class13的卡,但这种标准最终没有被SDA共识。

SD3.01规范被称为超高速卡,速率定义为UHS-I和UHS-II。到2013年第二季度为止,已上市的只有UHS-I卡。UHS-II在2012年第4季度发布,但就2014年前的技术发展速度来看,UHS-I完全足够度过2014年甚至更久。UHS-I卡的速度等级分为UHS-Class0和UHS-Class1。UHS-I的Class和SD2.0的Class不同,没有明确的Class0卡,字面含义就是达不到Class1的卡。可能未来老Class标准的都会被归纳为Class0吧。Class1代表的是最大读取104MB/s,而SD2.0标准里的Class代表的是写入最小的速度范围。

速率等级在卡上的标注符号如上图所示。

不同等级的读取速度和能满足的应用要求见下表:

速度等级

速度 (MB/秒)

应用范围

Class 0

低于Class 2和未标注Speed Class的情况

Class 2

最低写入2.0

观看普通清晰度电视,数码摄像机拍摄

Class 4

最低写入4.0

流畅播放高清电视(HDTV),数码相机连拍

Class 6

最低写入6.0

单反相机连拍,以及专业设备的使用

Class 10

最低写入10

全高清电视的录制和播放

UHS-I

写入50以内/读取104以内

(实际产品的写入速度已超标准)

专业全高清电视实时录制

SD卡容量目前有3个级别,那就是SD,SDHC和SDXC

下表为等级容量范围和标准磁盘格式

容量等级

容量范围

磁盘格式

SD

上限至2GB

FAT 12, 16

SDHC

2GB至 32GB

FAT 32

SDXC

32GB至2TB

exFAT

SD容量有8MB、16MB、32MB、64MB、128MB、256MB、512MB、1GB、2GB

SDHC容量有2GB 、4GB、8GB、16GB、32GB

SDXC容量有32GB、48GB、64GB、128GB、256GB、512GB、1TB、2TB

SD卡应用于以下的手提数码装置:

●数码相机储存相片及短片

●数码摄录机储存相片及短片

●个人数码助理(PDA)储存各类资料

●手提电话储存相片、铃声、音乐、短片等资料

●多媒体播放器

SD卡多用于MP3随身听、数码摄像机、数码相机等,也有用于笔记本电脑上。SD卡在2013年的发展很快,已经开始威胁到CF卡的市场份额了。不过注意的是,在某些产品例如手机上,SD卡和MMC卡是不能兼容的。2013年的SD卡容量由8MB到128GB不等。

MMC卡在SM卡基础上诞生替代了东芝开发的SM卡。不久的几年后,在MMC卡基础上研发的SD卡又替代了MMC卡,成为了几乎一切便携式数码产品的存储卡格式。2001年SM卡的市场占有率超过50-,但到了2005年中下降到了40-左右,并快速滑落离开人世。大部分的数码相机生产商都提供了SD卡的支持,包括佳能、尼康、柯达、松下及柯尼卡美能达等。近些年专业相机市场也被SD卡侵蚀,高速高价的CF卡命中注定会在几年后被廉价更高速的SD卡彻底替代。

SD卡是东芝在MMC卡技术中加入加密技术硬件而成,由于MMC卡可能会较易让使用者复制数码音乐,东芝便加入这些技术希望令音乐业界安心。类似的技术包括索尼的MagicGate,理论上加密技术可引入一些数码版权管理措施,但这功能甚少被应用。

用户可以使用一个USB的读卡器,在个人电脑上使用SD卡。某些新型电脑上已经内置了读卡装置。

“SD”商标实际上是用于另一个完全不同的用途:它最早是用在“超级密度光盘”上(Super-Density Optical Disk),这个由东芝开发的产品在DVD格式之争中败北。这就是为什么那个“D”字看起来像一张光盘。

SD系列记忆卡都是SanDisk完成测试后送交SD卡协会认证规格,因此几乎所有专利权都掌控在SanDisk手上。不过在2007年,因为NAND市场的动荡SanDisk变卖了家当,给外界一种即将消失错觉。失去了很多自己的核心技术和专利,最重要的NAND工厂都卖给了美光。没多久,重新吸引外资换了脸面的SanDisk,无心再研发Flash技术和建立新厂。而是注资东芝与东芝合作,使用东芝的制造工艺和技术生产芯片。之后东芝试产的新产品都会有两个品牌的LOGO。SD卡也不例外,两个品牌的产品拥有着很多相似之处,这两个牌子也是SD卡市场的主要供货来源。

Mini SD卡

MiniSD松下和SanDisk共同开发。首次露面是在2003年的CeBIT展览中出现在闪迪展台。自此它加入了Memory Stick Duo和xD卡这类细小的存储卡规格中。

MiniSD卡的设计初始是为逐渐开始普及的拍照手机而作

通过附赠的SD转接卡还可当做一般SD卡使用。

MiniSD卡的容量由16MB至8GB,而MiniSDHC卡的容量由4GB至16GB

Micro SD卡

在超小型存储卡产品上,SD协会率先将T-flash纳入其家族,并命名为Micro SD,用来替代Mini SD的地位。

只有指甲般大小的Micro SD在2005年推出后就令消费者惊艳不已。在2008年手机就已经普及这种极小的存储卡。

M2、Micro SD和MMC micro并列为全球最小的迷你存储卡,超小体积却拥有着更大的优势,可以运用于各类的数码产品,不浪费产品内部设计的空间,令产品设计者所喜爱,对于精致化数码生活也起到了“推波助澜”的作用。只可惜仅存活的只有Micro SD。M2卡作为Micro SD的SONY版衍生产品,最终还是被Micro SD彻底替代。而MMC micro,它到底生产了多少?现实世界中去哪里才能看见它们?这种卡的升值空间很大,适合收藏使用。

由上面观看,在SD卡的右面通常有一个开关,即是覆写保护开关,而MMC卡则没有。当覆写保护开关拨下时,SD卡将受到覆写保护,资料只能阅读。当覆写保护开关在上面位置,便可以覆写资料。由于这保护开关是选择性的,有些品牌的SD卡没有此保护掣。

覆写保护开关的原理与卡式录音带,VHS录像带,电脑磁片上的覆写保护类似。关闭状态表示可覆写,而开启状态表示被保护。

如果开关破损,这张卡便只能变成写保护的只读存储卡。有一种方法可以解决这个问题,即用胶带将凹口封住,这样的话这张卡将永远处于可写状态。

Kingmax生产的SD卡没有写保护开关。因为该公司认为这个开关太容易损坏。它所生产的SD卡厚度与MMC卡相同,为1.4毫米。

与其它存储卡格式一样,SD卡也有众多的专利和注册商标保护,授权只能由安全数字卡联盟进行。安全数字卡联盟在2013年的授权协议并不允许开放源代码的SD驱动程序,这种状况产生了很多关于开放源代码和免费软件的争论。通行的做法是开发一个开放源代码的外壳,但核心是针对特定平台的封闭源代码SD驱动程序,这种做法与期望的开放标准差异太大。另一种通行的做法是采用较老的MMC模式,因为根据SD卡标准,所有的SD卡都必须支持MMC模式。

这说明SD卡的开放度比CF卡或闪存低,上述两种格式几乎免费,仅需要使用联盟标志和注册商标的授权费。但比xD卡或记忆棒的开放度高得多,这两种格式根本不提供公开文档支持。

支持模式

所有SD和SDIO卡都必须支持较老的SPI/MMC模式。这个模式支持慢速的四线序列接口(时钟、序列输入,序列输出,芯片选择),兼容于序列终端接口(SPI)和许多微控制器。

大部分数码相机,数码音频播放器和其他便携设备仅能使用MMC模式。有关这一模式的详细文档可以从MMCA购买,价格是500美元。但是部分有关SDIO的文档是免费的。有些还可以从存储卡厂商处获得。

MMC模式不支持SD卡的加密特性。从免费的文档里也找不到这些细节。但对于大多数消费者来讲,这无关痛痒,用户只是用来储存不受保护的数据。

支持传输模式

SD卡共支持三种传输模式:SPI模式(独立序列输入和序列输出),1位SD模式 (独立指令和数据通道,独有的传输格式), 4位SD模式 (使用额外的针脚以及某些重新设置的针脚。支持四位宽的并行传输)

SD卡三种模式的针脚定义:

针脚

4位SD模式

1位SD模式

SPI模式

名称

描述

名称

描述

名称

描述

1

CD/DAT3

卡监测/数据位3

CD

卡监测

CS

芯片选择

2

CMD

命令/回复

CMD

命令/回复

DI

数据输入

3

VSS1

VSS1

VSS1

4

VCC

电源

VCC

电源

VCC

电源

5

CLK

时钟

CLK

时钟

CLK

时钟

6

VSS2

VSS2

VSS2

7

DAT0

数据位0

DAT

数据位

DO

数据输出

8

DAT1

数据位1

RSV

保留

RSV

保留

9

DAT2

数据位2

RSV

保留

RSV

保留

低速卡通常支持 0~400 千比特/秒 数据传输率,采用SPI 和1位SD传输模式。 高速卡支持 0 ~ 100 兆比特/秒数据传输率,采用4位SD传输模式; 支持025 兆比特/秒 ,采用SPI和 1位SD模式。

针对制造商、销售商和主机适配器生产商需要缴纳SD/SDIO授权费,每年1000美元外加1500美元的会员费。但SDIO卡和MMC适配器生产商无需授权费。 MMC卡使用7针接口,SD卡和SDIO卡采用了9针接口。

使用SDIO界面的视像镜头SD插口的用途不止是插存储卡。支持SDIO接口的PDA,笔记本电脑等都可以连接象GPS接收器,Wi-Fi或蓝牙适配器,调制解调器,局域网适配器,条型码读取器,FM无线电,电视接收器,射频身份认证读取器,或者数码相机等等采用SD标准接口的设备。

另外一些设备也宣布将支持,包括RS-232序列口适配器,指纹扫描仪,SDIO转USB主/从适配器(可支持SDIO接口的手持设备使用USB外设或连接至电脑),消磁读取装置,蓝牙/Wi-Fi/GPS无线电收发器, 手机调制解调器 (个人通讯服务(PCS), CDPD, GSM等),和 APRS/TNC 适配器。

不同型MMC/SD卡

4GB的SDHC卡SD卡不是安全数字卡联盟批准的唯一一种存储卡标准。其它批准的格式包括miniSD、 microSD(在联盟未通过标准前称为TransFlash)和SDHC。

这些更小的卡加上一个适配器也能用在全尺寸的 MMC/SD/SDIO 插槽上。要知道开发出SD尺寸的输入输出设备标准已经很难了,再想开发更小尺寸的简直就不太现实了。

SD插槽支持MMC卡,更小尺寸的MMC卡变种也能兼容于支持SD卡的设备。与miniSD 和 microSD不同的是, RS-MMC 插槽可以兼容全尺寸的MMC卡。因为 RS-MMC卡只是缩短了的MMC卡。相关资讯可参考多媒体卡(MMC)。

因应SD卡的标准容量上限只有4GB,不足以应付日益上升的容量需求,联盟制定了新的SDHC标准。SDHC卡的外型跟普通的SD卡完全相同,而容量的下限为4GB,预料年内可推出高达32GB的SDHC卡。

SD卡内嵌的数字版权保护方案是按4C提出的 可纪录介质内容保护标准 (CPRM) 所制定。其核心是使用了Cryptomeria密码(也称为“C2“)。这一特性是保密的。DVD-Audio光盘也采用了与CPPM非常相似的加密方案。 SD卡(Secure Digital Memory Card)是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备。SD卡由日本松下、东芝及美国SanDisk公司于1999年8月共同开发研制。大小犹如一张邮票的SD记忆卡,重量只有2克,但却拥有高记忆容量、快速数据传输率、极大的移动灵活性以及很好的安全性。

SD卡在24mm×32mm×2.1mm的体积内结合了SanDisk快闪记忆卡控制与MLC(Multilevel Cell)技术和Toshiba(东芝)0.16u及0.13u的NAND技术,通过9针的接口界面与专门的驱动器相连接,不需要额外的电源来保持其上记忆的信息。而且它是一体化固体介质,没有任何移动部分,所以不用担心机械运动的损坏。

SD卡体积小巧,广泛应用在数码相机上,是由日本的松下公司、东芝公司和SanDisk公司共同开发的一种全新的存储卡产品,最大的特点就是通过加密功能,保证数据资料的安全保密。SD卡在外形上同MultiMedia Card卡保持一致,并且兼容MMC卡接口规范。不过注意的是,在某些产品例如手机上,SD卡和MMS卡是不能兼容的。SD 卡在售价方面要高于同容量的MultiMedia Card卡。

SD卡多用于MP3随身听、数码摄像机、数码相机等,其投影面积与MMC卡相同,只是略微厚一点,为2.1mm,但是SD卡的容量大得多,且读写速度也MMC卡快4倍。同时,SD卡的接口与MMC卡是兼容的,支持SD卡的接口大多支持MMC卡。2013年SD卡在数码相机中正在迅速普及,大有成为主流之势。SD卡在2013年的发展很快,已经开始威胁到CF卡的市场分额了。这是由于SD卡的体积要比CF卡小很多,并且SD卡在容量、性能和价格上和CF卡的差距越来越小,而这两年支持SD卡的手机迅速在市场走热,因此,SD卡的迅速成长绝对不是偶然的。最重要的一点就是MMC卡也能和SD卡相兼容,这也正是SD卡迅速走红的原因之一。

SD卡身材小巧,一般消费者在购买之前不会有太多了解,因此从外观上辨别有些困难,近些年卡的真伪鉴别已经不再重要,基本上已经没有假卡的存在。早些年假卡最多的是Kingston,因为Kingston不会制造SD卡,它使用的都是像产量最大的TOSHIBA和台湾一些封装厂做的无品牌卡刷标而成。卡的本身差异很大,没有共同点,一些山寨小作坊做出来的假卡混入其中也不会有人怀疑。而近些年,由于像Kingston这样只卖商标的公司越来越多,台湾和中国大陆的封装代工厂订单不断,导致市场饱和度过大,成本不高,山寨小厂已经没有存在的价值。

2013年市场上SD卡的品牌很多,诸如:TOSHIBA、SANDISK、索尼、Lexar、Maxell、松下、Transcend、Kingmax、PNY、Team、三星和Kingston等

其中有自己工厂的只有TOSHIBA、SANDISK、Lexar、松下和近两年才学会造卡的三星这几家。其它品牌都是使用现成的品牌卡刷标而成。用量最大的是TOSHIBA、SANDISK和台湾当地封装厂生产的TOSHIBA技术卡为主。像Kingston的卡主要来源就是TOSHIBA,只不过Kingston的卡肯定不如TOSHIBA自己的卡质量好。而SANDISK的卡主要供给底层无名小品牌刷标使用 因为SANDISK只把级别最低的卡让那些无名小辈糟蹋,中高端卡都只给自己用。台湾封装工厂的卡供给索尼、松下、Maxell和台湾自己品牌使用。

带SD扩展手机的用户常常会遇到一些苦恼,有时候卡插几遍,但手机仍然不能正确读取,具体的分析如下:

(1)SD卡芯片不干净

由于一些用户对芯片的保护并不是十分周全,故常有上面沾了灰尘或者油诟等,导致读卡不正常。

判断方法:观察卡上金属区是否暗淡或者是否有斑。

处理方法:使用棉布加点酒精或者水轻轻搽即可,待水干后再重新插入。

(2)电池电压不稳定

由于好质量的卡读取对电源的要求非常严格,故有时候使用的市场上买的电池而非原电,也容易导致读卡不顺利。

判断方法:在使用非原电的情况下,待机状况不理想,则要怀疑电池的原因。

处理方法:换原电再试

(3)卡槽受到挤压

对于一些超薄的机器,卡槽设计的很巧妙。如果使用市场上一些非正规的电池,厚度超过一定要求会对卡槽造成挤压,导致读卡不顺利。

判断方法:换原电看看

处理方法:使用原电。而且用一些东西将卡槽向上托下。

(4)卡槽内部金属丝生锈或者是弯曲过度

由于一些读卡手机支持热插拨,频繁的抽插卡会导致卡槽里读卡数据的那些金属丝弯曲过度或者是生锈。

判断方法:将卡槽对着阳光,观察金属丝触点是否在同一高度,如果不齐,则有可能是这种问题。

处理方法:可以尝试着用针将金属丝往下挑一点。

(5)SD染上病毒

对于一些智能手机,SD在电脑上染上病毒,同样会导致不能正常读卡。

判断方法:将SD用电脑读取,扫描即可。

处理方法:将卡电脑上或者其他低端存储(如相机等)上格式化,如在电脑上格式化,应该采取FAT格式,而不是FAT32的格式。

(6)SD卡非正常格式化

由于手机和电脑的格式化格式不一样,按使用说明的方式用电脑重新定义文件格式再格式化就好了。如有读卡器在电脑上试一下,格一下SD卡,请一定要查看卡的格式是否是FAT,因为FAT32 E680是认不出的。

(7)SD卡坏了

这点很容易判断,将卡用读卡器插在电脑上,能读则表示卡是好的。

(8)手机读卡出了问题。

属于手机故障了,只能送修。

希望以上建议可以帮助朋友们正确处理一些关于读SD卡的问题。

电脑读卡器异常处理方法:

①如果SD卡在照相机中可以正常浏览照片,插在电脑中却识别不了,那么很可能是SD插口的驱动程序不匹配所致的。找到正确的SD卡驱动程序更新一下即可。 [3]

②更新之后如果设备管理器中有黄色的警示号,且电脑中安装了u盘保护功能的软件,可能是不兼容的缘故,重启电脑就能识别了。 [4]

1、如SD卡在相机正常使用后,在电脑上查看所拍照片,需要翻转所查看的照片的时候,请先把照片复制到电脑上再进行操作,若直接在卡里面修改后,再次把卡放在相机里查看相关图片,会出现无法查看该照片的情况,大量的图片被修改后有可能会使SD卡“瘫痪”,要格式化后才能再正常使用。

2、SD卡在相机里面拍摄过程中如出现卡机、死机的情况,可能是该SD卡有故障的情况或寿命已到,请用读卡器把卡里面的内容导出来保存再进行格式化(如果是要坏的卡读取、复制的时候会慢很多),格式化完后有的能正常使用,可以用一些修复软件,它会把坏的地方分为单独的一个分区,然后再隐藏。但建议别再存放重要的数据使用,因为其他的地方也可能饱经风霜,马上就要故障了。

3、SD卡还有一个小秘密,如果使用的时候不小心把SD卡折坏掉或摔坏不能用时,别急着把那“报废”的卡扔掉,小心地拆开SD卡表面时,你就会看到里面还“藏”着一个小小的TF卡,可供大部分的手机使用,也可以配个SD卡的TF转接卡口继续使用。(这种卡是不常规的SD卡,SD卡通常是有PCBA+主控方案+FLASH 组成,而不是有TF卡转接而成的) [5]

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