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sdnand的访问命令和spi flash区别

SD NAND-贴片式TF卡-贴片式SD卡-免费测试2025-06-2712

SDNAND(SD 接口的 NAND 闪存)和 SPI Flash(串行外设接口闪存)由于接口协议、存储结构和应用场景的差异,其访问命令集存在显著区别。以下从协议基础、命令结构、核心操作命令等方面展开对比:

一、接口协议与命令设计基础

1. SDNAND 的命令体系

  • 基于 SD/SDIO 协议:SDNAND 本质上是通过 SD 接口封装的 NAND 闪存,遵循 SD 协会(SDA)的协议标准,命令通过 SD 总线传输(4 线或 1 线模式)。

  • 命令格式

    • 每个命令为 6 字节(48 位),包括命令索引(CMDx)、参数(32 位)、CRC 校验(2 位或 8 位)。

    • 需遵循 SD 协议的状态机流程(如初始化、识别、数据传输等阶段)。

2. SPI Flash 的命令体系

  • 基于 SPI 协议:SPI Flash 通过 SPI 接口(4 线:MOSI、MISO、CLK、CS)通信,命令直接通过串行时序发送,无复杂协议层。

  • 命令格式

    • 命令长度通常为 1 字节(8 位),后跟地址参数(1-4 字节),无 CRC 校验(部分厂商自定义校验)。

    • 操作流程更简单,直接通过片选(CS)和时钟(CLK)控制时序。

二、核心访问命令对比

1. 初始化与识别命令

功能SDNAND 命令(SD 协议)SPI Flash 命令(典型)
复位CMD0(GO_IDLE_STATE):使卡进入空闲状态无专用复位命令,通常通过硬件复位或 WRSR 命令配置复位位
获取设备信息CMD2(ALL_SEND_CID):获取卡标识信息9Fh(JEDEC ID)或 90h(厂商 / 设备 ID)
初始化配置CMD1(SEND_OP_COND):设置操作条件(OCR 寄存器)无标准初始化命令,直接通过读写命令操作

2. 读写操作命令

功能SDNAND 命令SPI Flash 命令
单块读CMD17(READ_SINGLE_BLOCK):指定 LBA 读03h(Fast Read)或 0Bh(Dual/Quad SPI Read)
多块读CMD18(READ_MULTIPLE_BLOCK)3Bh(Continuous Read)
单块写CMD24(WRITE_SINGLE_BLOCK):指定 LBA 写02h(Page Program)
多块写CMD25(WRITE_MULTIPLE_BLOCK)无标准多块写命令,需多次页编程

3. 擦除与状态命令

功能SDNAND 命令SPI Flash 命令
块擦除无直接擦除命令(NAND 内部擦除由控制器处理)D8h(Sector Erase,4KB)、C7h(Block Erase,64KB)
获取状态CMD13(SEND_STATUS):获取卡状态05h(Read Status Register)
擦除 / 写使能自动处理(协议层控制)06h(Write Enable)、04h(Write Disable)

4. 特殊功能命令

功能SDNAND 命令SPI Flash 命令
电源管理CMD5(SEND_CSD)、CMD16(SET_BLOCK_LEN)无标准命令,部分厂商支持掉电模式(B9h)
加密 / 保护CMD42(LOCK_UNLOCK)3Dh(Write Security Register)

三、命令差异的核心原因

  1. 接口协议复杂度

    • SDNAND 需兼容 SD 卡的协议层(如卡识别、总线仲裁、CRC 校验),命令集更复杂,需处理多卡环境和电源管理。

    • SPI Flash 是点对点接口,命令仅需控制闪存芯片本身,无协议层开销。

  2. 存储结构差异

    • SDNAND 本质是 NAND 闪存,通过 SD 控制器封装,命令需映射到 NAND 的块 / 页操作(如擦除、编程),但用户无需直接操作 NAND 指令。

    • SPI Flash 多为 NOR 闪存或 NAND 闪存(如 SPI NAND),命令直接对应芯片内部操作(如页编程、块擦除)。

  3. 寻址方式

    • SDNAND 使用逻辑块地址(LBA),命令参数为块地址(如 CMD17/24 的参数为 32 位 LBA)。

    • SPI Flash 使用字节地址,命令参数直接为物理地址(如 03h 读命令后跟 24 位或 32 位地址)。

  4. 时序与响应

    • SDNAND 命令需等待响应(如 R1、R2 类型),数据传输需遵循块格式(512 字节 + CRC)。

    • SPI Flash 命令无标准响应格式,数据传输直接通过 MOSI/MISO 线,时序更灵活。

四、应用场景与驱动差异

  • SDNAND

    • 适用于大容量存储(如 1GB+),需操作系统(如 Linux)的 SD 卡驱动支持,命令需遵循 SD 协议栈(如初始化、缓存管理)。

  • SPI Flash

    • 适用于小容量存储(如 128MB 以下),驱动简单,直接通过 SPI 时序发送命令,常用于固件存储、配置数据等。

五、总结:命令差异的直观对比

维度SDNAND(SD 协议)SPI Flash(SPI 协议)
命令长度6 字节(含 CRC)1 字节(命令)+1-4 字节(地址),无 CRC
协议层包含卡识别、电源管理、总线控制等复杂流程无协议层,直接操作芯片
典型命令示例CMD0(复位)、CMD17(读块)、CMD24(写块)9Fh(读 ID)、03h(读数据)、02h(写页)
驱动开发需实现 SD 协议栈(如初始化、响应解析)仅需 SPI 时序控制,命令集更简单

通过以上对比可知,SDNAND 的命令集更贴近 SD 卡协议,而 SPI Flash 的命令更聚焦于闪存芯片的底层操作,两者的设计逻辑和应用场景差异决定了命令体系的不同。

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