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SD卡
鎖定
- 中文名
- 安全數碼卡
- 外文名
- Secure Digital Memory Card/SD card
- 外語縮寫
- SD
- 尺 寸
- 32mm x 24mm x 2.1mm
- 優 點
- 體積小、數據傳輸速度快、可熱插拔
SD卡發展歷史
MMC(Multi-Media Card,多媒體卡)由西門子公司Siemens和SanDisk於1997年推出。由於它的封裝技術較為先進,7針引腳,體積小、重量輕、非常符合移動存儲的需要。MMC支持1bit模式,20MHz時鐘,採用總線結構。
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SD卡是由松下電器、東芝和SanDisk聯合推出,1999年8月發佈。SD卡的數據傳送和物理規範由MMC發展而來,大小和MMC卡差不多,尺寸為32mmx24mmx2.1mm。長寬和MMC卡一樣,只是比MMC卡厚了0.7mm,以容納更大容量的存貯單元。與MMC卡保持着向上的兼容,MMC卡可以被新的SD設備存取,兼容性則取決於應用軟件,但SD卡卻不可以被MMC設備存取。(SD卡外型採用了與MMC卡厚度一樣的導軌式設計,以使SD設備可以適合MMC卡)。
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2001年SM卡的市場佔有率超過50%,但到了2005年中下降到了40%左右,並快速滑落離開人世。大部分的數碼相機生產商都提供了SD卡的支持,包括佳能、尼康、柯達、松下及柯尼卡美能達等。近些年專業相機市場也被SD卡侵蝕,高速高價的CF卡命中註定會在幾年後被廉價更高速的SD卡徹底替代。
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SD卡是東芝在MMC卡技術中加入加密技術硬件而成,由於MMC卡可能會較易讓使用者複製數碼音樂,東芝便加入這些技術希望令音樂業界安心。類似的技術包括索尼的MagicGate,理論上加密技術可引入一些數碼版權管理措施,但這功能甚少被應用。
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“SD”商標實際上是用於另一個完全不同的用途:它最早是用在“超級密度光盤”上(Super-Density Optical Disk),這個由東芝開發的產品在DVD格式之爭中敗北。這就是為什麼那個“D”字看起來像一張光盤。
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SD系列記憶卡都是SanDisk完成測試後送交SD卡協會認證規格,因此幾乎所有專利權都掌控在SanDisk手上。不過在2007年,因為NAND市場的動盪SanDisk變賣了家當,給外界一種即將消失錯覺。失去了很多自己的核心技術和專利,最重要的NAND工廠都賣給了美光。沒多久,重新吸引外資換了臉面的SanDisk,無心再研發Flash技術和建立新廠。而是注資東芝與東芝合作,使用東芝的製造工藝和技術生產芯片。之後東芝試產的新產品都會有兩個品牌的LOGO。SD卡也不例外,兩個品牌的產品擁有着很多相似之處,這兩個牌子也是SD卡市場的主要供貨來源。
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SD卡產品介紹
SD存儲卡(Secure Digital Memory Card)是一種基於半導體快閃存儲器的新一代高速存儲設備。SD存儲卡的技術是從MMC卡(MultiMedia Card)格式上發展而來,在兼容SD存儲卡基礎上發展了SDIO(SD Input/ Output)卡,此兼容性包括機械,電子,電力,信號和軟件,通常將SD、SDIO卡俗稱SD存儲卡。
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SD卡的結構能保證數字文件傳送的安全性,也很容易重新格式化,所以有着廣泛的應用領域。音樂、電影等多媒體文件都可以方便地保存到SD卡中。目前市場上SD卡的品牌很多諸如:SANDISK、Kingmax、Panasonic和Kingston。
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●高存儲容量,最常用的容量:8GB、16GB、32GB、128GB、256GB等。
●高速數據傳送;最大讀寫速率為100MB/s。
●體積輕小,便於攜帶,具有很強的抗衝擊能力。
SD卡特色
SD卡內嵌的數字版權保護方案是按4C提出的可紀錄介質內容保護標準(CPRM)所制定。其核心是使用了Cryptomeria密碼(也稱為“C2“)。這一特性是保密的。DVD-Audio光盤也採用了與CPPM非常相似的加密方案。SD卡(Secure Digital Memory Card)是一種基於半導體快閃記憶器的新一代記憶設備。SD卡由日本松下、東芝及美國SanDisk公司於1999年8月共同開發研製。大小猶如一張郵票的SD記憶卡,重量只有2克,但卻擁有高記憶容量、快速數據傳輸率、極大的移動靈活性以及很好的安全性。
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SD卡在24mm×32mm×2.1mm的體積內結合了SanDisk快閃記憶卡控制與MLC(Multilevel Cell)技術和Toshiba(東芝)0.16u及0.13u的NAND技術,通過9針的接口界面與專門的驅動器相連接,不需要額外的電源來保持其上記憶的信息。而且它是一體化固體介質,沒有任何移動部分,所以不用擔心機械運動的損壞。
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SD卡體積小巧,廣泛應用在數碼相機上,是由日本的松下公司、東芝公司和SanDisk公司共同開發的一種全新的存儲卡產品,最大的特點就是通過加密功能,保證數據資料的安全保密。SD卡在外形上同MultiMedia Card卡保持一致,並且兼容MMC卡接口規範。不過注意的是,在某些產品例如手機上,SD卡和MMS卡是不能兼容的。SD卡在售價方面要高於同容量的MultiMedia Card卡。
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SD卡多用於MP3隨身聽、數碼攝像機、數碼相機等,其投影面積與MMC卡相同,只是略微厚一點,為2.1mm,但是SD卡的容量大得多,且讀寫速度也MMC卡快4倍。同時,SD卡的接口與MMC卡是兼容的,支持SD卡的接口大多支持MMC卡。2013年SD卡在數碼相機中正在迅速普及,大有成為主流之勢。SD卡在2013年的發展很快,已經開始威脅到CF卡的市場分額了。這是由於SD卡的體積要比CF卡小很多,並且SD卡在容量、性能和價格上和CF卡的差距越來越小,而這兩年支持SD卡的手機迅速在市場走熱,因此,SD卡的迅速成長絕對不是偶然的。最重要的一點就是MMC卡也能和SD卡相兼容,這也正是SD卡迅速走紅的原因之一。
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SD卡結構
SD卡引腳
SD卡寄存器
- CSD(Card-Specific Data Register)寄存器:卡特性數據寄存器,包含了訪問該卡數據時的必要配置信息。
SD卡接口控制器
SD卡內部存儲介質
SD卡SD模式
SD卡驅動模式
SD卡有兩種驅動模式:SPI模式與SDIO模式。它們所使用的接口信號是不同的。在SPI模式下,只會用到SD卡的4根信號線,即CS、DI、SCLK與DO(分別是SD卡的片選、數據輸入、時鐘與數據輸出)。
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SD卡傳輸模式
SD卡共支持三種傳輸模式:SPI模式(獨立序列輸入和序列輸出),1位SD模式(獨立指令和數據通道,獨有的傳輸格式),4位SD模式(使用額外的針腳以及某些重新設置的針腳。支持四位寬的並行傳輸)。
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針腳 | 4位SD模式 | 1位SD模式 | SPI模式 | |||
名稱 | 描述 | 名稱 | 描述 | 名稱 | 描述 | |
1 | CD/DAT3 | 卡監測/數據位3 | CD | 卡監測 | CS | 芯片選擇 |
2 | CMD | 命令/回覆 | CMD | 命令/回覆 | DI | 數據輸入 |
3 | VSS1 | 地 | VSS1 | 地 | VSS1 | 地 |
4 | VCC | 電源 | VCC | 電源 | VCC | 電源 |
5 | CLK | 時鐘 | CLK | 時鐘 | CLK | 時鐘 |
6 | VSS2 | 地 | VSS2 | 地 | VSS2 | 地 |
7 | DAT0 | 數據位0 | DAT | 數據位 | DO | 數據輸出 |
8 | DAT1 | 數據位1 | RSV | 保留 | RSV | 保留 |
9 | DAT2 | 數據位2 | RSV | 保留 | RSV | 保留 |
針對製造商、銷售商和主機適配器生產商需要繳納SD/SDIO授權費,每年1000美元外加1500美元的會員費。但SDIO卡和MMC適配器生產商無需授權費。MMC卡使用7針接口,SD卡和SDIO卡採用了9針接口。
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SD卡規格等級
SD卡速率等級
"X"表示法(SD1.0規範,現已不用):
它是按CD-ROM的150kB/s為1倍速的速率計算方法來計算的。基本上,它們能夠比標準CD-ROM的傳輸速度快6倍(900kB/秒),而高速的SD卡更能傳輸66x(10MB/秒)以及133x或更高的速度。一些數碼相機需要高速SD卡來更流暢地拍攝影片,和連續拍攝相片更迅速。
速度等級 | 讀取速度 (MB/秒) | 相當於Speed Class |
13x | 2.0 | 2 |
26x | 4.0 | 4 |
40x | 6.0 | 6 |
66x | 10.0 | 10 |
SD2.0的規範:
普通卡和高速卡的速率定義為Class2、Class4、Class6和Class10四個等級。在Class10卡問世之前,存在過一陣Class11和Class13的卡,但這種標準最終沒有被SDA共識。
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SD3.01規範:
又被稱為超高速卡,速率定義為UHS-I和UHS-II。到2013年第二季度為止,已上市的只有UHS-I卡。UHS-II在2012年第4季度發佈,但就2014年前的技術發展速度來看,UHS-I完全足夠度過2014年甚至更久。UHS-I卡的速度等級分為UHS-Class0和UHS-Class1。UHS-I的Class和SD2.0的Class不同,沒有明確的Class0卡,字面含義就是達不到Class1的卡。可能未來老Class標準的都會被歸納為Class0吧。Class1代表的是最大讀取104MB/s,而SD2.0標準裏的Class代表的是寫入最小的速度範圍。
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不同等級的讀取速度和能滿足的應用要求表: | ||
速度等級 | 速度(MB/秒) | 應用範圍 |
Class 0 | 低於Class 2和未標註Speed Class的情況 | |
Class 2 | 最低寫入2.0 | 觀看普通清晰度電視,數碼攝像機拍攝 |
Class 4 | 最低寫入4.0 | 流暢播放高清電視(HDTV),數碼相機連拍 |
Class 6 | 最低寫入6.0 | 單反相機連拍,以及專業設備的使用 |
Class 10 | 最低寫入10 | 全高清電視的錄製和播放 |
UHS-I | 寫入50以內/讀取104以內 (實際產品的寫入速度已超標準) | 專業全高清電視實時錄製 |
UHS-II | 寫入156以內/讀取312以內 | 未來世界 |
SD卡容量等級
容量等級 | 容量範圍 | 磁盤格式 |
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卡覆寫保護開關
由上面觀看,在SD卡的右面通常有一個開關,即是覆寫保護開關,而MMC卡則沒有。當覆寫保護開關撥下時,SD卡將受到覆寫保護,資料只能閲讀。當覆寫保護開關在上面位置,便可以覆寫資料。由於這保護開關是選擇性的,有些品牌的SD卡沒有此保護掣。
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SD卡使用方法
●數碼攝錄機儲存相片及短片
●平板電腦儲存各類資料
●移動電話儲存相片、鈴聲、音樂、短片等資料
●多媒體播放器
SD卡多用於MP3隨身聽、數碼攝像機、數碼相機等,也有用於筆記本電腦上。SD卡在2013年的發展很快,已經開始威脅到CF卡的市場份額了。不過注意的是,在某些產品例如手機上,SD卡和MMC卡是不能兼容的。2013年的SD卡容量由8MB到128GB不等。
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SD卡異常處理
SD卡保養常識
1、如SD卡在相機正常使用後,在電腦上查看所拍照片,需要翻轉所查看的照片的時候,請先把照片複製到電腦上再進行操作,若直接在卡里面修改後,再次把卡放在相機裏查看相關圖片,會出現無法查看該照片的情況,大量的圖片被修改後有可能會使SD卡“癱瘓”,要格式化後才能再正常使用。
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2、SD卡在相機裏面拍攝過程中如出現卡機、死機的情況,可能是該SD卡有故障的情況或壽命已到,請用讀卡器把卡里面的內容導出來保存再進行格式化(如果是要壞的卡讀取、複製的時候會慢很多),格式化完後有的能正常使用,可以用一些修復軟件,它會把壞的地方分為單獨的一個分區,然後再隱藏。但建議別再存放重要的數據使用,因為其他的地方也可能飽經風霜,馬上就要故障了。
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3、SD卡還有一個小秘密,如果使用的時候不小心把SD卡折壞掉或摔壞不能用時,別急着把那“報廢”的卡扔掉,小心地拆開SD卡表面時,你就會看到裏面還“藏”着一個小小的TF卡,可供大部分的手機使用,也可以配個SD卡的TF轉接卡口繼續使用。(這種卡是不常規的SD卡,SD卡通常是有PCBA+主控方案+FLASH組成,而不是有TF卡轉接而成的)
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SD卡衍生產品
SD卡Mini SD卡
SD卡Micro SD卡
在超小型存儲卡產品上,SD協會率先將T-flash納入其家族,並命名為Micro SD,用來替代Mini SD的地位。
M2、Micro SD和MMC micro並列為全球最小的迷你存儲卡,超小體積卻擁有着更大的優勢,可以運用於各類的數碼產品,不浪費產品內部設計的空間,令產品設計者所喜愛,對於精緻化數碼生活也起到了“推波助瀾”的作用。只可惜僅存活的只有Micro SD。M2卡作為Micro SD的SONY版衍生產品,最終還是被Micro SD徹底替代。而MMC micro,它到底生產了多少?現實世界中去哪裏才能看見它們?這種卡的升值空間很大,適合收藏使用。
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SD卡開放標準
與其它存儲卡格式一樣,SD卡也有眾多的專利和註冊商標保護,授權只能由安全數字卡聯盟進行。安全數字卡聯盟在2013年的授權協議並不允許開放源代碼的SD驅動程序,這種狀況產生了很多關於開放源代碼和免費軟件的爭論。通行的做法是開發一個開放源代碼的外殼,但核心是針對特定平台的封閉源代碼SD驅動程序,這種做法與期望的開放標準差異太大。另一種通行的做法是採用較老的MMC模式,因為根據SD卡標準,所有的SD卡都必須支持MMC模式。
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- 參考資料
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- 1. 李錫武 .掌上電腦SD卡接口技術的研究與實現 :華中科技大學, 2006
- 2. 劉波文,張軍,何勇.嵌入式項目開發三位一體實戰精講:北京航空航天大學出版社,2012.05:第253頁
- 3. 王超 .基於FPGA的Micro SD卡控制器研究 :哈爾濱工業大學, 2014
- 4. 于振南.嵌入式 FAT32 文件系統設計與實現:基於振南 ZNFAT(下):北京航空航天大學出版社,2014.04:第183頁
- 5. 裘雪紅,李伯成,劉凱.微型計算機原理及接口技術:西安電子科技大學出版社,2007.3:第239頁
- 6. 鄭亮,鄭士海主編;袁健男,李丹副主編.嵌入式系統開發與實踐:基於STM32F10X系列:北京航空航天大學出版社,2015.04:第384頁
- 7. 温子祺,冼安勝,林秩謙等.ARM Cortex M0微控制器深度實戰:北京航空航天大學出版社,2014.07:第411頁
- 8. 温子祺,冼安勝,林秩謙等.ARM Cortex M0微控制器深度實戰:北京航空航天大學出版社,2014.07:第412頁