Карты памяти Kingston с интерфейсами MMC и SD. Обзор карт памяти MMC и SD, а также кард-ридера компании Pretec С жесткого диска

25.08.2022

Как видно из рисунка после передачи кадра команды необходимо продолжать чтение байтов (Ncr) от microSD до получения ответа (R1), при этом уровень CS должен быть активным "0".

В зависимости от индекса команды ответ может быть не только R1 (см. набор основных команд) на CMD58 ответ R3 (R1 и завершающее 32-битное значение OCR), а некоторым командам нужно больше времени NCR и они ответ будет R1b . Это ответ R1, за которым идет флаг занятости (сигнал на линии "DO" удерживается картой в низком уровне, пока продолжается внутренний процесс). Контроллер хоста должен ждать окончания процесса, пока "DO" не перейдет в состояние высокого уровня (т.е. дождаться 0xFF). А так же R2 при запросе состояния регистра STATUS.

Ответ R1 содержит 1 байт, его структуру можно посмотреть в таблице ниже. Ответ R2 состоит из двух байт, первый байт R1 и второй R2 (см. таблицу структуры R2). А ответ R3 соответственно из 5 байт.

Ответ R1 при значении 0х00 означает успешное завершение команды, иначе будет установлен соответствующий флаг.

Структура ответа R1.

Структура ответа R2.

Инициализации в режиме SPI.

После сброса и подачи питания карта по умалчиванию устанавливается в режим работы по протоколу MMC (Serial Peripheral Interface), для перевода в режим SPI необходимо сделать следующее:

После достижения питания 2.2 В, подождать не менее миллисекунды, установить на линиях DI и CS высокий уровень и выдать около 80 импульсов на вывод CLK. После такой процедуры карта будет готова принять родную команду.
Послать команду CMD0 (программный сброс). Карта должна ответить (R1) с установленным битом ожидания (0x01).
Послать команду CMD1 (для начала инициализации карты). Ждать ответа 0х00 для подтверждения завершения процесса инициализации.

Напомню, что команда CMD0 должна содержать корректное поле CRC. Рассчитывать нет смысла, так как аргументов в этой команде нет, по этому оно постоянно и имеет значение 0х95. Когда карта войдет в режим SPI, функция CRC будет отключена и не будет проверяться. Опция CRC может быть снова включена командой CMD59.

В результате команда CMD0 будет выглядеть так: 0х40,0х00,0х00,0х00,0х00,0х95.

индекс команды - 0х40.
аргумент- 0х00,0х00,0х00,0х00.
CRC-0х95.

Что касается 80 импульсов, то их можно сформировать передавая по SPI значение 0хFF 10 раз подряд при установленных высоких уровнях на линиях DI и CS.

После простоя более 5 мс карта памяти переходит в энергосберегающий режим, и способна принимать только команды CMD0, CMD1 и CMD58. По этому процесс инициализации (CMD1) необходимо практически каждый раз повторять при чтении/записи блока данных или делать проверку состояния карты.

Для SDC-карт в случае отклонения команды CMD1 рекомендуется использовать команду ACMD41.

Сам процесс инициализации может занять относительно длительное время (в зависимости от объема карты) и может достигать сотен миллисекунд.

Чтение и запись блока данных.

По умолчанию в режиме SPI обмен между микроконтроллером и картой ведется блоками по 512 байт, по этому для записи даже одного байта придется сначала прочитать весь блок и изменив байт перезаписать обратно. Размер блока может быть изменен в регистре CSD карты памяти.

Воизбежания ошибки адресации при выполнении команд чтения/записи необходимо что бы адрес указывался четко начала сектора. Для этого можно сбрасывать бит "0" 3 байта адреса сектора, т.е. делать его четным, а младший всегда должен иметь значение 0х00.

Чтение блока данных.

Алгоритм чтения блока данных следующий:

После подтверждения инициализации передаем команду CMD17 (ответ R1), с адресом необходимого сектора.
Передаем 0xFF до получения стартового байта 0xFE .
Принимаем блок данных (по умалчиванию 512 байт) и 2 байта CRC.

Значение CRC не обязательно, но процедура принятия (передача 0хFF от МК) необходима.

Чтение блока.

Запись блока данных.

Алгоритм записи блока данных следующий:

Если простой карты был более 5 мс передаем команду CMD1 (ответ R1).
После подтверждения инициализации передаем команду CMD24 (ответ R1), с адресом необходимого сектора.
Передаем стартовый байт 0xFE .
Передаем блок данных (по умалчиванию 512 байт) и 2 байта CRC.
Получаем байт подтверждения записи.
Ждем окончания записи (изменения байта 0х00).

Блок данных может быть меньше 512 байт при изменении длины блока командой CMD16.

Значение CRC не обязательно, но процедура передачи любыми значениями необходима.

Оценку простоя можно программно и не делать, а сразу давать команду инициализации. При программной реализации столкнулся с некорректной записью, почему то все байты были записаны в сектор со сдвигом влево. Проблему удалось решить, только передавая стартовый бит (0xFЕ) два раза.

Запись блока.

Байт подтверждения при записи блока данных.

Запись/чтение нескольких блоков подряд.

При помощи команд CMD18 , CMD25 можно прочитать/записать несколько блоков подряд или так называемое многоблочное чтение/запись. Если не было задано количество блоков, то процесс чтения/записи можно остановить командами CMD12 при чтении, а так же передачей маркера "Stop Tran " при записи соответственно.

Практическое применение.

Практическое применение карт памяти довольно широко. В последней своей конструкции задействовал microSD для записи показаний с различных датчиков (температуры, сигнализации) в течении дня каждый час. Данные сохраняются следующим образом:

Год берется последние две цифры - это соответствует первому (главному) байту адреса сектора карты памяти.
Месяц, две цифры - это соответствует второму, старшему байту адреса сектора карты памяти.
День, две цифры умножаются на 2 (во избежание наезда вне границы сектора) - это третий, средний байт адреса сектора карты памяти.
Младший, четвертый байт соответственно всегда "0".

В результате упрощается поиск данных по дате, достаточно просто перевести запрос в адрес сектора и выполнить чтение с карты. При таком методе данные можно хранить в течении нескольких лет. Правда есть и недостатки, остается достаточно много неиспользованного места. Хотя при желании можно использовать для других задач.

Кому надо скину фрагмент кода на ассемблере для 18 пиков.

Вопросы можно задать на ..

Multimedia Card (MMC) - портативная флэш-карта памяти, использующаяся в цифровых фотоаппаратах, мобильных телефонах и т.д.

Карты типа MultiMedia Card были разработаны в 1997 г. компаниями SanDisk и Siemens на базе NAND-памяти Toshiba, имеют семиконтактный разъем (сконструированный так, чтобы минимизировать риск повреждения контактов), карточка состоит из пластиковой оболочки и печатной платы, на которой расположена микросхема памяти, микроконтроллер и контакты. Несмотря на последовательную природу MMC, данные и команды могут передаваться одновременно. MultiMedia Card работает с напряжением 2.0В-3.6В, однако встречаются и варианты с пониженными требованиями к питанию. SD Card имеет девятиконтактный интерфейс, разработана совместно Matsushita, SanDisk и Toshiba в 2000 г.

Существует также Micro Memory Card(MMC), конструктивно идентичная карте Multimedia Card, однако отличающаяся по логической разметке и предназначенная исключительно для использования в программируемых логических контроллерах SIMATIC S7 фирмы Siemens AG.

Размер 24×32×1,5 мм.

С 2004 года выпускается также в уменьшенном корпусе 24×18×1,5 мм

конецформыначалоформыС помощью простого механического адаптера карты RS-MMC можно использовать с оборудованием, рассчитанным на «полноразмерные» MMC. Выпускаются также Dual Voltage Reduced Size MMC (MMCmobile), которые могут работать не только на стандартном напряжении питания 3 В, но и на 1,8 В.

MMC по большей части совместима с разработанной чуть позднее SD-картой и может использоваться вместо SD. В обратном направление замена чаще всего невозможна, так как SD-карты толще MMC и просто механически могут не войти в слот для MMC-карты.

MMC использует относительно простой открытый протокол передачи данных, поэтому, в отличие от Secure Digital (SD), может быть использована в самодельных устройствах.

Различные карты памяти являются типичными представителями внешних накопителей на флэш - памяти. Сегодня многие из устройств, находящиеся в нашем употреблении, такие как:сотовые телефоны, фотоаппараты, медиа и MP3 плееры и другие используют в качестве носителя информации карты памяти.
Считаем, что не будет лишним знать особенности, которыми обладают различные типы карт памяти, каждая из которых предназначена для определённого устройства.

Что же внутри у этих карточек...

Флэш-память - это разновидность хранителей данных, основная цель в использовании которых, увеличить функциональные возможности современных мобильных устройств. Это позволяет производителям лидировать на рынке и производить аппаратуру востребованную пользователями. Огромный плюсом карт памяти является отсутствие требований по дополнительному питанию, они довольствуются тем, что уже имеется в приборе, где они используются. Кара памяти легко заполняется информацией и так же легко освобождается от нее. В ней нет механических движущих частей, поэтому то она и требует минимум питания и срок её работы практически не ограничен. Карты памяти позволяют переписывать информацию от десятков тысяч циклов до миллиона.

Срок хранения данных на этих устройствах достаточно долог и составляет от 20 до 100 лет. Еще одним плюсом является малая чувствительность к внешним воздействиям, вибрациям и ударам.

Но одним из самых главных преимуществ карт памяти является их компактность. Имея толщину от трёх миллиметров и меньше, карта имеет максимальную длину в всего четыре сантиметра.

Многообразие разновидностей

В документации на ваше устройство, всегда есть описание или аббревиатура того типа карт памяти, которые это устройство может использовать. Определившись с типом карты выберите производителя, ориентируясь на самых известных и уже зарекомендовавших себя производителей. У некоторых из них карты памяти оснащены различными переходниками, которые существенно повышают функциональность и позволяют использовать карту памяти в других устройствах.

На сегодняшний момент существует семь основных типов карт памяти.
CompactFlash , иначе CF, состоящей из двух типов - CF type I и CF type II. Эти разновидности карт памяти наиболее распространены из-за своих особенностей, которые резко отличают их от других типов компактных носителей информации. Обладая высокой скоростью обмена данными и предоставляя довольно высокий объём памяти эти карты обладают, в совокупности очень низкой ценой в отношении мегабайт/рубль, что очень привлекательно как для тех кто производит мобильные устройства, та и для тех кто их использует. По всем имеющимся данным в настоящее время это самый распространённый вид карт памяти.

IBM Microdrive - ещё одна разновидность карт памяти, для которой не совсем подходит под это определение, формата Compact Flash type II из-за того что является практически уменьшенной копией винчестера. Обладая стоимостью гораздо ниже, остальных видов карт памяти, но является менее надёжным устройством из-за подвижных частей. Еще одной отрицательной чертой этой карты является более высокое энергопотребление. Поэтому редкие производители используют эту разновидность в своих изделиях, разъёмы которых соответствуют CF type II.

SmartMedia - тоже является представителем недорогих и компактных флэш карт (толщиною всего до одного миллиметра). Низкая стоимость этих карт определена в первую очередь использованием доступных компонентов, но и это, в свою очередь, тоже является недостатком, так как использование недорогих компонентов может привести к нештатным случаям и могут вызвать потерю информации.

Multimedia Card (MMC) - Вот, пожалуй, один из лучших представителей карт памяти этого класса, главными преимуществами этой разновидности карт памяти являются маленькие размеры и низкое электропотребление. Правда, всё это оказывает влияние на скорость обмена информацией. Габариты этих карт - 24x32x1,4 мм, и короткой 24x18x1,4 мм. Используют их в основном в сотовых телефонах и других устройствах, имеющие очень компактные размеры.

SecureDigital (SD) - Своими габаритами эти карты памяти чуть уступают ММС, зато являются более предпочтительными с точки скорости обмена информацией при работе с большими размером вмещаемых данных. Эта особенность диктует и более высокие цены на них.

MicroSD - практически по своим характеристикам не уступает SD, имея при этом меньшие размеры. Почти со всеми картами памяти этого типа идут в комплекте переходники на SD/

SD и MMC обратно совместимы, поэтому карты памяти MMC можно установить и эксплуатировать вместо SD, но обратные действия увы - невозможны. Более того в последних версиях выпускаемых производителями устройств (телефоны, плееры) ставят только разъём типа SD, чтобы ввести универсальность карты (он даже обозначается в документации, как разъём SD/MMC).

MemoryStick - сделан специально и используется практически только в устройствах, выпускаемых фирмой Sony. Габариты этой карты памяти - 24*32/1,4 (2,1) мм., Карта очень защищена от постороннего вмешательства, а по своим рабочим характеристикам очень похожа на карту памяти - SecureDigital (SD). Однако слабым ее местом является небольшой объём хранимой информации.

По последним данным статистики в настоящее время самыми распространенными, общепринятыми и используемыми являются карты памяти типов CompactFlash и SD/MMC .

Для удобства оценки внешнего вида и габаритов различных типов карт, покажем их наглядно:

1 = MMC Plus (Multimedia Card)
2 = SD Mini (Secure Digital)
3 = SD Micro (Secure Digital)
4 = MMC Mobil (Multimedia Card)
5 = MS Pro (Memory Stick Pro)
6 = MS Pro Duo (Memory Stick Pro Duo)
7 = RS MMC (Multimedia Card)
8 = SM (Smart Media)
9 = CF (Compact Flash)
10 = SD (Secure Digital)

Что же все-таки выбрать?...

Как правило данная задача одна из самых лёгких, Вам нужно всего лишь знать, какой тип карт памяти может использоваться в купленном вами устройстве. Это Вы легко можете узнать из документации на Ваше устройство или же из надписей на корпусе. Единственное, что лично вы можете сделать, это выбрать фирму производителя, исходя из Ваших предпочтений.

Какой объем...?

Вообще вопрос тривиальный. Можно считать по количеству фотографий, времени музыки или видео, но как правило что бы не выбрали всегда становится мало.

Самое главное - определится с тем, какую сумму вы готовы на это потратить, у большинства выбор уменьшается сразу в несколько раз. Ведь при большом объёме хранимой информации, большой скорости обмена ею, минимальных габаритах, цена может быть слишком высока для той, чтобы вы смогли себе её позволить. Поэтому просто выберите максимально больший объём, который Вы можете себе позволить.

ВведениеОдной из прослеживающихся тенденций среди карт памяти, помимо само собой разумеющегося увеличения их быстродействия, является их дальнейшая миниатюризация, в свете которой перспективы наиболее популярных до последнего времени носителей CompactFlash кажутся все более туманными. В данной статье мы попробуем оценить производительность двух карт памяти стандартов MMC и SD одного из крупнейших производителей корпорации Pretec. Но не только они станут объектом нашего внимания. В таком тонком деле как выяснение реального быстродействия карт памяти очень существенное внимание на итоговые результаты всегда оказывают устройства, считывающие с них информацию. К сожалению, скорость чтения и записи компактных носителей нам приходится определять опосредованно, а не напрямую. "Лишним" звеном в цепочке становится кард-ридер, который имеет свои собственные характеристики. Именно он в большинстве случаев является причиной того, что нам не удается добиться быстродействия карт памяти, заявленного производителями. По этой причине у нас особый интерес вызвал новый кард-ридер компании Pretec, который мы решили сравнить по эффективности с устройством компании SanDisk, используемом нами ранее. Для того чтобы здесь картина получилась более объективная, мы решили произвести и повторное измерение быстродействия ранее протестированной нами карты памяти Turbo SD компании A-DATA , показавшей тогда не столь высокие результаты, на которые можно было бы рассчитывать, исходя из заявленных характеристик.

Pretec e-Disk II USB Card Reader

Начать представление участников в этот раз мы решили с нового кард-ридера e-Disk II. На первый взгляд может показаться, что Вы имеете дело с обычным USB флэш-накопителем, настолько данный миниатюрный привод похож на эту категорию устройств по внешнему виду и размерам. Однако при более близком общении становится понятно, что это не так. В "обтекаемом" корпусе из полупрозрачного синего пластика под откидывающейся крышкой находится отсек для установки туда карт памяти двух категорий.

Под снимающимся колпачком, который впрочем продолжает оставаться висящим на тонкой металлической цепочке, обнаруживается USB разъем. На конце цепочки имеется овальная металлическая пластика с именем производителя и миниатюрный "карабинчик", благодаря которому можно использовать кард-ридер в качестве обычного брелка к ключам. Заканчивая описание данного устройства чтения карт памяти, можно упомянуть еще о наличии светодиодного индикатора режима работы.

Среди не названных нами технических характеристик необходимо отметить поддержку интерфейса USB 2.0. Естественно, что этот стильный кард-ридер можно использовать не только по его прямому назначению для чтения карт памяти SD и MMC, но и в роли обычного USB флэш-накопителя. Для этого надо только оставить в нем один из вышеупомянутых носителей. :)

Ориентировочная розничная стоимость кард-ридера равна 11 у.е.

Pretec MMC Plus 1 Гб

Карта памяти семейства MMC Plus, попавшая к нам, не имела надписи на ней 266х, обозначающей скорость трансфера, что позволило бы ее полностью отождествить с носителем, представленным на сайте производителя. Никаких упоминаний о скоростных характеристиках нет и на упаковке. В подобной ситуации проводимое нами тестирование имеет особую актуальность и будет способствовать установлению истины.
Ориентировочная розничная стоимость карты памяти объемом 2 Гб составляет 150 у.е.

Pretec SD 133x 2 Гб

В семейство карт Secure Digital входят носители объемом от 256 Мб до 4 Мб. Заявленная скорость трансфера 133х говорит о достижении рубежа в 20 Мб/с. Карты памяти выполнены на основе технологии SLC NAND (65 нм).
Ориентировочная розничная стоимость карты памяти объемом 2 Гб составляет 170 у.е.

Методика тестирования

Список программ, использованных для тестирования:

FC-Test версии 1.0;
AIDA версии 3.95.

Во время работы применялась тестовая платформа следующей конфигурации:

Системная плата – Albatron PX865PE Pro;
Центральный процессор – Intel Pentium 4 2.4 ГГц;
Жесткий диск – IBM DTLA-307015 15 Гб;
Графический адаптер – Radeon 7000 32 Мб;
ОЗУ – 256 Мб;
Операционная система – Microsoft Windows 2000 с Service Pack 4.

Тестирование носителей происходило с использованием кард-ридера SanDisk ImageMate 5-in-1 Reader/Writer и Pretec e-Disk II Card Reader.

FC-Test

В ходе теста с использованием программы FC-Test выяснялись реальные характеристики быстродействия карт памяти, и, в данном случае, через их результаты и эффективность интересующих нас кард-ридеров. С помощью данной утилиты воспроизводились ситуации, связанные с применением трех паттернов, отражающих влияние размеров (1, 10 и 100 Мб) и количества файлов (1, 10 и 100) на быстродействие носителей.

Сначала посмотрим, как ведут себя носители при использовании паттерна, состоящего из ста файлов по одному мегабайту.

На первой диаграмме представлены результаты измерения скорости записи (создания) файлов. В случае использования кард-ридера SanDisk на первом месте оказывается носитель SD компании Pretec, немного опередивший своего оппонента в лице карты A-DATA. Мы не будем проводить прямого сравнения между носителями разного типа, но отметим, что карта MMC Plus компании Pretec по скорости записи очень сильно отстала от двух других участников тестирования.
Применение кард-ридера e-Disk II компании Pretec приводит к чудесному перевоплощению доселе не очень быстрых устройств. Все носители демонстрируют резко возросшую скорость записи. Особенно хорошо видно это на примере карты MMC Plus, быстродействие которой возрастает чуть ли не в шесть раз, позволяя ей подняться на самый верх диаграммы. Очень заметен прирост скорости и у двух других носителей типа SD. В большей степени это касается продукта компании Pretec.

Диаграмма с результатами измерения скорости чтения ста файлов по одному мегабайту, в случае использования кард-ридера SanDisk, говорит о том, что по этому показателю оба носителя SD показывают практически одинаковое быстродействие, но продукт Pretec чуть-чуть впереди. Заметно отстает от них по скорости чтения карта памяти MMC.
Использование кард-ридера Pretec для тестирования носителей позволяет получить более чем заметный прирост быстродействия у всех трех участников. Особенно впечатляюще это выглядит у карты памяти MMC. Ее скорость чтения выросла в шесть раз. Неплохая "прибавка" получена и у носителей SD, вновь продемонстрировавших практически одинаковые результаты с небольшим преимуществом карты компании Pretec. Скорость чтения у обоих носителей SD выросла почти в два раза.

Теперь перейдем к рассмотрению ситуации, связанной с использованием паттерна, состоящего из десяти файлов по десять мегабайт.

На графике результаты, отражающие скорость записи носителей с использованием кард-ридера SanDisk, мы видим, что карта памяти SD компании Pretec немного опережает продукт компании A-DATA. Носитель MMC демонстрирует очень скромный результат.
В случае использования в качестве рабочего устройства кард-ридера компании Pretec у всех носителей вновь открывается "второе дыхание". Сильнее всех "преображается" карта памяти MMC. У нее наблюдается почти шестикратный рост скорости записи. Носитель SD компании Pretec увеличивает свое быстродействие почти в два раза, и он заметно опережает своего оппонента в лице карты A-DATA Turbo SD.

На очередной диаграмме мы видим, что чтение файлов с носителей в кард-ридере компании SanDisk приводит к тому, что у обеих карт памяти SD наблюдается полное равенство результатов. Носитель MMC по-прежнему показывает стабильно низкую скорость записи.
Использование для чтения файлов нового кард-ридера компании Pretec в очередной раз привело к очень существенному увеличению показателей быстродействия всех трех носителей. Скорость чтения карт SD равна друг другу и примерно в два раза больше, чем в случае использования кард-ридера SanDisk. Быстродействие носителя MMC выросло примерно в шесть раз.

Пришло время взглянуть на быстродействие носителей, показанное в случае работы с паттерном, состоящим из одного большого файла объемом 100 Мб.

На диаграмме со скоростью записи файла на карты памяти результаты, полученные с использованием кард-ридера компании SanDisk, говорят о том, что носитель Pretec SD немного обогнал своего оппонента. У карты памяти MMC быстродействие очень низкое.
Замена кард-ридера на устройство компании Pretec приводит к ощутимому приросту скорости записи у всех носителей. Особенно ярко выражено это у карты памяти MMC. Ее быстродействие увеличилось примерно в шесть раз. Среди карт SD сильнее всего замена кард-ридера сказалась на продукте компании Pretec, чья скорость записи выросла примерно в два раза, и он стал заметно обгонять носитель аналогичного типа, произведенный A-DATA.

График с результатами, полученными в ходе измерения скорости чтения устройств видно, что в случае применения кард-ридер компании Sandisk, наблюдается полный паритет по быстродействию между картами SD и очень заметное отставание по этому показателю носителя MMC.
В очередной раз мы видим также благотворное влияние работы кард-ридера Pretec на скорость чтения всех трех тестируемых нами носителей. Быстродействие карт памяти SD увеличилось примерно в два раза, а носителя MMC – примерно в шесть раз.

AIDA32

Второй этап нашего тестирования связан с измерением показателей быстродействия носителей с помощью программы AIDA32. Во время проведения синтетических тестов нами снимались графики линейного чтения и записи, а также времени доступа. На основании средних показателей трех этих параметров были построены соответствующие диаграммы.

Pretec MMC Plus: SanDisk ImageMate 5-in-1