要确定国微主控的 SPI 接口与 SD NAND 的 SPI 模式是否兼容,需从硬件接口参数、协议实现、时序匹配等多维度进行系统性验证,具体可按以下步骤执行:
协议版本匹配:SD NAND 的 SPI 模式遵循 SD 2.0 协议,需确认主控 SPI 接口是否支持该协议的命令集(如 CMD0/CMD8/ACMD41 等)。部分主控可能仅支持基础 SPI 协议,需通过软件模拟 SD 协议栈。
模式参数匹配:SD NAND 通常工作在 SPI 模式 0(CPOL=0, CPHA=0)或模式 3(CPOL=1, CPHA=1)。需查阅主控数据手册,确认其 SPI 控制器是否支持这两种模式。例如,国微 SM25QH128 支持模式 0/3,与 SD NAND 兼容性较好。
信号电平兼容性测试
主控 SPI 接口的 VCCIO 必须与 SD NAND 一致。若存在差异,需添加电平转换电路(如 TXB0104),但会增加 PCB 复杂度。
引脚定义映射:SD NAND 的 SPI 模式需连接 CS、CLK、DI、DO 四根线,主控需有对应的 SPI_CS、SPI_SCK、SPI_MOSI、SPI_MISO 引脚。例如,国微主控的 SPI 接口通常包含这些标准引脚。
主控需支持低速模式。
时钟频率范围验证
正常通信阶段:建议将 SPI 时钟设置为主控最高频率的 50%(如主控支持 50MHz 则设为 25MHz),以确保稳定性。需确认主控 SPI 控制器的频率调节范围。
CMD8(电压验证):若返回值包含 0x01AA,则说明支持目标电压(如 3.3V)
ACMD41(初始化完成):循环发送直至响应为 0x00,表示 SD NAND 就绪
代码实现参考:
/ 初始化流程伪代码void SD_SPI_Init() { SPI_SetClock(400kHz); // 初始化阶段低速时钟 SPI_Write(CMD0); // 发送复位命令 if (SPI_Read() != 0x01) { // 初始化失败处理 } SPI_Write(CMD8 | 0x01AA); // 发送电压验证命令 if (SPI_ReadBytes(4) != 0x01AA) { // 电压不匹配处理 } do { SPI_Write(CMD55 | ACMD41); // 发送ACMD41 } while (SPI_Read() != 0x00); // 等待初始化完成 SPI_SetClock(25MHz); // 切换到高速时钟}
数据读写功能验证
接收数据令牌 0xFE 后读取 512 字节数据,忽略 CRC 校验字节
写操作测试:
代码实现示例:
void SD_SPI_ReadBlock(uint32_t addr, uint8_t *buf) { SPI_Write(CMD17 | addr); while (SPI_Read() != 0xFE); // 等待数据令牌 SPI_ReadBytes(buf, 512); // 读取数据 SPI_ReadBytes(NULL, 2); // 跳过CRC}
确认响应长度(短响应 1 字节,长响应 136 字节)是否符合协议
数据传输阶段:
信号完整性测试
电源纹波测量:
主控功能限制规避
DMA 支持:若主控支持 SPI DMA 模式,可显著提升数据传输效率(如批量读写 512 字节块时)。需确认主控的 DMA 通道是否可与 SPI 控制器联动。
特殊场景验证
参考文档
开源代码参考
通过以上步骤,可系统性地验证国微主控 SPI 接口与 SD NAND 的兼容性。建议优先进行原型验证(如使用评估板),再进行正式产品设计,以降低开发风险。