如何解决Nation N32G45XCL-STB开发板SPI 模式下部分 SDXC (64GB) 卡初始化失败及读写异常的问题？

针对N32G45XCL-STB开发板在SPI模式下初始化部分SDXC卡失败及读写异常的问题，结合SD卡规范和调试经验，提出以下解决方案：

一、初始化失败的解决方案（Sandisk/KIOXIA卡CMD0响应0x00）

1. 延长上电复位时间

• 问题根因：部分SD卡需要更长的复位时间（>1ms）。


• 修改代码：
  

   // 上电后发送至少74个时钟周期（建议100-150个）
  
   SD_CS_HIGH();   // 确保CS拉高
  
   for (int i = 0; i < 150; i++) {
  
       SPI_ReadWrite(0xFF);
  
   }

2. 优化CMD0重试机制

• 问题根因：卡片未退出复位状态。


• 修改代码：
  

   uint8_t retry = 0;
  
   do {
  
       SD_CS_LOW();
  
       response = SD_SendCmd(CMD0, 0, 0x95); // CRC=0x95
  
       SPI_ReadWrite(0xFF); // 额外时钟
  
       SD_CS_HIGH();
  
       delay_ms(10);        // 每次重试后延时10ms
  
       retry++;
  
   } while (response != 0x01 && retry < 20); // 最多重试20次

3. 检查CMD8电压兼容性

• 关键步骤：确认主机支持2.7-3.6V电压范围。


• 代码修正：
  

   response = SD_SendCmd(CMD8, 0x1AA, 0x87); // 参数=0x1AA, CRC=0x87
  
   if (response == 0x01) {
  
       // 读取R7响应（4字节）
  
       uint32_t ocr = SPI_ReadWrite(0xFF) << 24;
  
       ocr |= SPI_ReadWrite(0xFF) << 16;
  
       ocr |= SPI_ReadWrite(0xFF) << 8;
  
       ocr |= SPI_ReadWrite(0xFF);
  
       if ((ocr & 0xFFF) != 0x1AA) { // 检查低12位是否为0x1AA
  
           // 电压不匹配，需处理错误
  
       }
  
   }

4. 修正ACMD41流程

• 问题根因：HCS位未正确设置或响应超时。


• 代码修正：
  

   uint32_t start_time = get_tick();
  
   do {
  
       SD_SendCmd(CMD55, 0, 0x65);  // 必须先发CMD55
  
       response = SD_SendCmd(ACMD41, 0x40000000, 0x77); // HCS=1
  
       delay_ms(5); // 每次循环延时5ms
  
   } while (response != 0x00 && (get_tick() - start_time) < 2000); // 超时2s

二、读数据重复问题的解决方案（Lexar卡返回缓存数据）

1. 确保读操作完整结束

• 问题根因：未忽略读结束后的额外时钟。


• 修改代码：
  

   // 在CMD17后读取数据块
  
   if (SD_ReadBlock(buffer, sector) == SUCCESS) {
  
       // 读取完成后额外发送8个时钟
  
       for (int i = 0; i < 8; i++) {
  
           SPI_ReadWrite(0xFF);
  
       }
  
   }

2. 操作前重置SPI总线

• 问题根因：SPI状态残留。


• 代码修正：
  

   void SD_ResetSPI() {
  
       SD_CS_HIGH();
  
       for (int i = 0; i < 10; i++) SPI_ReadWrite(0xFF); // 发送10个空字节
  
   }
  
   // 每次读写前调用
  
   SD_ResetSPI();

三、写操作异常（CMD24返回0x00但未写入）

1. 添加写超时等待

• 问题根因：未等待卡片完成写入。


• 代码修正：
  

   uint8_t SD_WriteBlock(uint8_t *buffer, uint32_t sector) {
  
       SD_SendCmd(CMD24, sector, 0xFF); // CMD24
  
       // ... 发送数据令牌0xFE + 512字节数据 + CRC
  
       while (SPI_ReadWrite(0xFF) == 0x00) {} // 等待非0xFF（卡片忙）
  
       return SUCCESS;
  
   }

2. 校验写响应令牌

• 关键步骤：检查数据响应（0x05）。


• 代码修正：
  

   // 发送数据后立即读取响应
  
   uint8_t resp = SPI_ReadWrite(0xFF);
  
   if ((resp & 0x1F) != 0x05) { // 低5位应为00101
  
       return WRITE_ERROR;
  
   }

四、其他关键优化建议

1. 
   

   时序与SPI配置：

   
   
   
   
   • 初始化阶段：SPI时钟 ≤ 400 kHz（分频256）。
   
   
   • 初始化完成后：切换至高速（如分频4，最高25 MHz）。
   
   
   • CPOL/CPHA：严格使用模式0（CPOL=0, CPHA=0）。
   
   
   
   


2. 
   

   电源稳定性：

   
   
   
   
   • 确认SD卡供电电压稳定（3.3V±10%）。
   
   
   • 在VCC与GND间并联100μF电容。
   
   
   
   


3. 
   

   信号完整性：

   
   
   
   
   • 缩短SPI走线长度（<10 cm）。
   
   
   • 在SCK/MOSI信号线上串联33Ω电阻。
   
   
   
   


4. 
   

   错误处理增强：

   
   

   if (SD_Init() != SUCCESS) {
   
      // 尝试降低SPI速度（如分频512）
   
      SPI_SetSpeed(SPI_SPEED_512);
   
      SD_Init(); // 重试初始化
   
   }

   
   

五、调试工具推荐

1. 逻辑分析仪：捕获SPI波形（Saleae/PulseView）。


2. SD卡协议分析：使用sdparm -t（Linux）检查卡参数。


3. 寄存器检查：初始化后读取SCR寄存器确认总线宽度：
   

   SD_SendCmd(ACMD51, 0, 0xFF); // 读取SCR

通过以上步骤，可解决多品牌SDXC卡兼容性问题。不同品牌SD卡对时序和复位敏感度存在差异，重点优化复位流程、超时机制和信号稳定性是关键。

举报