SD卡

SD卡

SD存儲卡是一種基於半導體快閃記憶器的新一代記憶設備,由於它體積小、數據傳輸速度快、可熱插拔等優良的特性,被廣泛地於攜帶型裝置上使用,例如數位相機、個人數碼助理(外語縮寫PDA)和多媒體播放器等。

基本信息

來源

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,採用匯流排結構。  

SD卡是由松下電器、東芝和SanDisk聯合推出,1999年8月發布。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32mm x 24mm x 2.1mm。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。S與 MMC 卡保持著向上的兼容,MMC卡可以被新的SD設備存取,兼容性則取決於套用軟體,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,

SD卡結構 SD卡結構

以使SD設備可以適合MMC卡)。  

結構

SD卡接口除了保留MMC卡的7針外,還在兩邊加多了2針,作為數據線。

在 SD 卡 3.0 規範中,SD 卡的理論最大容量可達 2TB,理論最大讀寫速度可達 104MB/s(在最新的 4.10 規範中,理論最大讀寫速度已提高到 312MB/s)。  

SD卡主要分為四部分組成:外部引腳、內部暫存器、接口控制器和內部存儲介質。SD 卡(1)主要引腳和功能描述如下:

CLK:時鐘信號,控制器或者 SD 卡在每個時鐘周期傳輸一個命令位或數據位,在 SD 匯流排的默認速度模式下頻率可在0~25MHz 之間變化,SD 卡的匯流排管理器可以不受任何限制的自由產生0~25MHz 的頻率,在 UHS-I 速度模式下,時鐘頻率最高可達208M。  

CMD:命令和回響復用引腳,命令是由控制器發給 SD 卡,可以是從控制器到單個 SD 卡,也可以是到 SD 匯流排上所有卡;回響是存儲卡對控制器傳送的命令應答,應答可以來自單卡或所有卡。

DAT0~3:數據線,數據可以從卡傳向控制器也可以從控制器傳向卡。

(2) 暫存器及功能描述如下:

OCR(Operating Conditions Register)暫存器:32位的操作條件暫存器主要存儲了 VDD 電壓範圍,SD 卡操作電壓範圍為2~3.6V。

CID(Card IDentification Register)暫存器:卡識別碼暫存器,長度為16個位元組,存儲 SD 卡唯一標識號,該號在卡生產廠家編程後無法修改。

CSD(Card-Specific Data Register)暫存器:卡特性數據暫存器,包含了訪問該卡數據時的必要配置信息。

SCR(SD Card Configuration Register)暫存器:SD 卡配置暫存器(SCR),提供了 SD 卡的一些特殊特性在這張卡內,長度為64 位,這個暫存器內容由製造商在生產廠內設定。  

RCA(Relative Card Address)暫存器:卡相對地址暫存器是一個16位可寫的地址暫存器,控制器可通過地址選擇對應地址的 SD 卡。

DSR(Driver Stage Register)暫存器:驅動級暫存器,屬於可選暫存器,用於配置卡的驅動輸出。

(3) 接口控制器:主要用於對內部存儲核心進行控制和管理,通過接收用戶對其傳送的命令來進行控制和設定,並根據命令作出回響,然後執行回響的數據讀寫等操作。

(4) 內部存儲介質:數據記憶存儲的 Flash塊。  

速率等級

SD卡 SD卡

根據數據傳輸速度,SD有不同的等級。速度等級有兩種表示方法:

"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(900 kB/秒),而高速的SD卡更能傳輸66x (10 MB/秒) 以及 133x 或更高的速度。一些數位相機需要高速SD卡來更流暢地拍攝影片,和連續拍攝相片更迅速。直至2005年12月,大部分設備跟從SD卡的1.01規格,而更高速至133x的設備亦跟從1.1規格,最高12.5MB/秒。

速度等級 讀取速度 (MB/秒) 相當於Speed Class
13 x 2.0 2
26 x 4.0 4
40 x 6.0 6
66 x 10.0 10
SD卡 SD卡

SD2.0的規範中對SD卡的速度分級方法是: 普通卡高速卡的速率定義為Class2、Class4、Class6 和Class 10 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。

SD3.01規範被稱為 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季度發布,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標準里的Class代表的是寫入最小的速度範圍。

速率等級在卡上的標註符號如上圖所示。

不同等級的讀取速度和能滿足的套用要求見下表:

速度等級 速度 (MB/秒) 套用範圍
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 流暢播放高畫質電視(HDTV),數位相機連拍
Class 6 最低寫入6.0 單眼相機連拍,以及專業設備的使用
Class 10 最低寫入10 全高畫質電視的錄製和播放
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) 專業全高畫質電視實時錄製
UHS-II寫入156以內/讀取312以內未來世界

容量等級

SD卡容量目前有3個級別,那就是SD,SDHC和SDXC

下表為等級容量範圍和標準磁碟格式

容量等級 容量範圍 磁碟格式
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

使用方法

SD卡套用於以下的手提數碼裝置:

SD卡 SD卡

●數位相機儲存相片及短片

●數碼攝錄機儲存相片及短片

●個人數碼助理(PDA)儲存各類資料

●手提電話儲存相片、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、數位相機等,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。

發展歷程

MMC卡在SM卡基礎上誕生替代了東芝開發的SM卡。不久的幾年後,在MMC卡基礎上研發的SD卡又替代了MMC卡,成為了幾乎一切攜帶型數碼產品的存儲卡格式。2001年SM卡的市場占有率超過50%,但到了2005年中下降到了40%左右,並快速滑落離開人世。大部分的數位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卡命中注定會在幾年後被廉價更高速的SD卡徹底替代。

SD卡是東芝在MMC卡技術中加入加密技術硬體而成,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著作權管理措施,但這功能甚少被套用。

用戶可以使用一個USB的讀卡器,在個人電腦上使用SD卡。某些新型電腦上已經內置了讀卡裝置。

“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“超級密度光碟”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”字看起來像一張光碟。

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晶片。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著很多相似之處,這兩個牌子也是SD卡市場的主要供貨來源。

衍生產品

Mini SD卡

MiniSD由松下和SanDisk共同開發。首次露面是在2003年的CeBIT展覽中出現在閃迪展台。自此它加入了Memory Stick Duo和xD卡這類細小的存儲卡規格中。

MiniSD卡的設計初始是為逐漸開始普及的拍照手機而作

通過附贈的SD轉接卡還可當做一般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。

只有指甲般大小的Micro SD在2005年推出後就令消費者驚艷不已。在2008年手機就已經普及這種極小的存儲卡。

M2、Micro SD和MMC micro並列為全球最小的迷你存儲卡,超小體積卻擁有著更大的優勢,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?現實世界中去哪裡才能看見它們?這種卡的升值空間很大,適合收藏使用。

覆防寫開關

SD卡側面的防寫開關 SD卡側面的防寫開關

由上面觀看,在SD卡的右面通常有一個開關,即是覆防寫開關,而MMC卡則沒有。當覆防寫開關撥下時,SD卡將受到覆防寫,資料只能閱讀。當覆防寫開關在上面位置,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。

覆防寫開關的原理與卡式錄音帶,VHS錄像帶,電腦磁片上的覆防寫類似。關閉狀態表示可覆寫,而開啟狀態表示被保護。

如果開關破損,這張卡便只能變成防寫的唯讀存儲卡。有一種方法可以解決這個問題,即用膠帶將凹口封住,這樣的話這張卡將永遠處於可寫狀態。

Kingmax生產的SD卡沒有防寫開關。因為該公司認為這個開關太容易損壞。它所生產的SD卡厚度與MMC卡相同,為1.4毫米。

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年的授權協定並不允許開放原始碼的SD驅動程式,這種狀況產生了很多關於開放原始碼和免費軟體的爭論。通行的做法是開發一個開放原始碼的外殼,但核心是針對特定平台的封閉原始碼SD驅動程式,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。

這說明SD卡的開放度比CF卡或快閃記憶體低,上述兩種格式幾乎免費,僅需要使用聯盟標誌和註冊商標的授權費。但比xD卡或記憶棒的開放度高得多,這兩種格式根本不提供公開文檔支持。

技術說明

支持模式

所有SD和SDIO卡都必須支持較老的SPI/MMC模式。這個模式支持慢速的四線序列接口(時鐘、序列輸入,序列輸出,晶片選擇),兼容於序列終端接口(SPI)和許多微控制器。

大部分數位相機,數碼音頻播放器和其他便攜設備僅能使用MMC模式。有關這一模式的詳細文檔可以從MMCA購買,價格是500美元。但是部分有關SDIO的文檔是免費的。有些還可以從存儲卡廠商處獲得。

MMC模式不支持SD卡的加密特性。從免費的文檔里也找不到這些細節。但對於大多數消費者來講,這無關痛癢,用戶只是用來儲存不受保護的數據。

支持傳輸模式

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定的針腳。支持四位寬的並行傳輸)

SD卡三種模式的針腳定義:

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 晶片選擇
2 CMD 命令/回復 CMD 命令/回復 DI 數據輸入
3 VSS1 VSS1 VSS1
4 VCC 電源 VCC 電源 VCC 電源
5 CLK 時鐘 CLK 時鐘 CLK 時鐘
6 VSS2 VSS2 VSS2
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

低速卡通常支持 0~400 千比特/秒 數據傳輸率,採用SPI 和1位SD傳輸模式。 高速卡支持 0 ~ 100 兆比特/秒數據傳輸率,採用4位SD傳輸模式; 支持0–25 兆比特/秒 ,採用SPI和 1位SD模式。

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。

SDIO介紹

使用SDIO界面的視像鏡頭SD插口的用途不止是插存儲卡。支持SDIO接口的PDA,筆記本電腦等都可以連線象GPS接收器,Wi-Fi或藍牙適配器,數據機,區域網路適配器,條型碼讀取器,FM無線電,電視接收器,射頻身份認證讀取器,或者數位相機等等採用SD標準接口的設備。

另外一些設備也宣布將支持,包括RS-232序列口適配器,指紋掃瞄器,SDIO轉USB主/從適配器(可支持SDIO接口的手持設備使用USB外設或連線至電腦),消磁讀取裝置,藍牙/Wi-Fi/GPS無線電收發器, 手機數據機 (個人通訊服務(PCS), CDPD, GSM等),和 APRS/TNC 適配器。

類型

不同型MMC/SD卡

4GB的SDHC卡SD卡不是安全數字卡聯盟批准的唯一一種存儲卡標準。其它批准的格式包括miniSD、 microSD(在聯盟未通過標準前稱為TransFlash)和SDHC。

這些更小的卡加上一個適配器也能用在全尺寸的 MMC/SD/SDIO 插槽上。要知道開發出SD尺寸的輸入輸出設備標準已經很難了,再想開發更小尺寸的簡直就不太現實了。

SD插槽支持MMC卡,更小尺寸的MMC卡變種也能兼容於支持SD卡的設備。與miniSD 和 microSD不同的是, RS-MMC 插槽可以兼容全尺寸的MMC卡。因為 RS-MMC卡只是縮短了的MMC卡。相關資訊可參考多媒體卡(MMC)。

因應SD卡的標準容量上限只有4GB,不足以應付日益上升的容量需求,聯盟制定了新的SDHC標準。SDHC卡的外型跟普通的SD卡完全相同,而容量的下限為4GB,預料年內可推出高達32GB的SDHC卡。

DRM特色

SD卡內嵌的數字著作權保護方案是按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光碟也採用了與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。

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線,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。

SD卡體積小巧,廣泛套用在數位相機上,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。

SD卡多用於MP3隨身聽、數碼攝像機、數位相機等,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卡在數位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。

如何辨別

SD卡身材小巧,一般消費者在購買之前不會有太多了解,因此從外觀上辨別有些困難,近些年卡的真偽鑑別已經不再重要,基本上已經沒有假卡的存在。早些年假卡最多的是Kingston,因為Kingston不會製造SD卡,它使用的都是像產量最大的TOSHIBA和台灣一些封裝廠做的無品牌卡刷標而成。卡的本身差異很大,沒有共同點,一些山寨小作坊做出來的假卡混入其中也不會有人懷疑。而近些年,由於像Kingston這樣只賣商標的公司越來越多,台灣和中國大陸的封裝代工廠訂單不斷,導致市場飽和度過大,成本不高,山寨小廠已經沒有存在的價值。

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

其中有自己工廠的只有TOSHIBA、SANDISK、Lexar、松下和近兩年才學會造卡的三星這幾家。其它品牌都是使用現成的品牌卡刷標而成。用量最大的是TOSHIBA、SANDISK和台灣當地封裝廠生產的TOSHIBA技術卡為主。像Kingston的卡主要來源就是TOSHIBA,只不過Kingston的卡肯定不如TOSHIBA自己的卡質量好。而SANDISK的卡主要供給底層無名小品牌刷標使用 因為SANDISK只把級別最低的卡讓那些無名小輩糟蹋,中高端卡都只給自己用。台灣封裝工廠的卡供給索尼、松下、Maxell和台灣自己品牌使用。

相關問題

帶SD擴展手機的用戶常常會遇到一些苦惱,有時候卡插幾遍,但手機仍然不能正確讀取,具體的分析如下:

(1)SD卡晶片不乾淨

由於一些用戶對晶片的保護並不是十分周全,故常有上面沾了灰塵或者油詬等,導致讀卡不正常。

判斷方法:觀察卡上金屬區是否暗淡或者是否有斑。

處理方法:使用棉布加點酒精或者水輕輕搽即可,待水乾後再重新插入。

(2)電池電壓不穩定

由於好質量的卡讀取對電源的要求非常嚴格,故有時候使用的市場上買的電池而非原電,也容易導致讀卡不順利。

判斷方法:在使用非原電的情況下,待機狀況不理想,則要懷疑電池的原因。

處理方法:換原電再試

(3)卡槽受到擠壓

對於一些超薄的機器,卡槽設計的很巧妙。如果使用市場上一些非正規的電池,厚度超過一定要求會對卡槽造成擠壓,導致讀卡不順利。

判斷方法:換原電看看

處理方法:使用原電。而且用一些東西將卡槽向上托下。

(4)卡槽內部金屬絲生鏽或者是彎曲過度

由於一些讀卡手機支持熱插撥,頻繁的抽插卡會導致卡槽里讀卡數據的那些金屬絲彎曲過度或者是生鏽。

判斷方法:將卡槽對著陽光,觀察金屬絲觸點是否在同一高度,如果不齊,則有可能是這種問題。

處理方法:可以嘗試著用針將金屬絲往下挑一點。

(5)SD染上病毒

對於一些智慧型手機,SD在電腦上染上病毒,同樣會導致不能正常讀卡。

判斷方法:將SD用電腦讀取,掃描即可。

處理方法:將卡電腦上或者其他低端存儲(如相機等)上格式化,如在電腦上格式化,應該採取FAT格式,而不是FAT32的格式。

(6)SD卡非正常格式化

由於手機和電腦的格式化格式不一樣,按使用說明的方式用電腦重新定義檔案格式再格式化就好了。如有讀卡器在電腦上試一下,格一下SD卡,請一定要查看卡的格式是否是FAT,因為FAT32 E680是認不出的。

(7)SD卡壞了

這點很容易判斷,將卡用讀卡器插在電腦上,能讀則表示卡是好的。

(8)手機讀卡出了問題。

屬於手機故障了,只能送修。

希望以上建議可以幫助朋友們正確處理一些關於讀SD卡的問題。

異常處理

電腦讀卡器異常處理方法:

SD卡 SD卡

①如果SD卡在照相機中可以正常瀏覽照片,插在電腦中卻識別不了,那么很可能是SD插口的驅動程式不匹配所致的。找到正確的SD卡驅動程式更新一下即可。  

②更新之後如果設備管理器中有黃色的警示號,且電腦中安裝了u盤保護功能的軟體,可能是不兼容的緣故,重啟電腦就能識別了。  

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,若直接在卡裡面修改後,再次把卡放在相機里查看相關圖片,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。

2、SD卡在相機裡面拍攝過程中如出現卡機、當機的情況,可能是該SD卡有故障的情況或壽命已到,請用讀卡器把卡裡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,可以用一些修復軟體,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。

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,別急著把那“報廢”的卡扔掉,小心地拆開SD卡表面時,你就會看到裡面還“藏”著一個小小的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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