[科普中国]-SD卡

SD存储卡是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备，由于它体积小、数据传输速度快、可热插拔等优良的特性，被广泛地于便携式装置上使用，例如数码相机、平板电脑和多媒体播放器等。

发展历史MMC(Multi-Media Card，多媒体卡)由西门子公司Siemens和SanDisk于1997年推出。由于它的封装技术较为先进，7针引脚，体积小、重量轻、非常符合移动存储的需要。MMC支持1bit模式，20MHz时钟，采用总线结构。1

MMC卡在SM卡基础上诞生替代了东芝开发的SM卡。不久的几年后，在MMC卡基础上研发的SD卡又替代了MMC卡，成为了几乎一切便携式数码产品的存储卡格式。1

SD卡是由松下电器、东芝和SanDisk联合推出，1999年8月发布。SD卡的数据传送和物理规范由MMC发展而来，大小和MMC卡差不多，尺寸为32mm x 24mm x 2.1mm。长宽和MMC卡一样，只是比MMC卡厚了0.7mm，以容纳更大容量的存贮单元。与 MMC 卡保持着向上的兼容，MMC卡可以被新的SD设备存取，兼容性则取决于应用软件，但SD卡却不可以被MMC设备存取。（SD卡外型采用了与MMC卡厚度一样的导轨式设计，以使SD设备可以适合MMC卡)。1

2001年SM卡的市场占有率超过50%，但到了2005年中下降到了40%左右，并快速滑落离开人世。大部分的数码相机生产商都提供了SD卡的支持，包括佳能、尼康、柯达、松下及柯尼卡美能达等。近些年专业相机市场也被SD卡侵蚀，高速高价的CF卡命中注定会在几年后被廉价更高速的SD卡彻底替代。1

SD卡是东芝在MMC卡技术中加入加密技术硬件而成，由于MMC卡可能会较易让使用者复制数码音乐，东芝便加入这些技术希望令音乐业界安心。类似的技术包括索尼的MagicGate，理论上加密技术可引入一些数码版权管理措施，但这功能甚少被应用。1

用户可以使用一个USB的读卡器，在个人电脑上使用SD卡。某些新型电脑上已经内置了读卡装置。1

“SD”商标实际上是用于另一个完全不同的用途：它最早是用在“超级密度光盘”上（Super-Density Optical Disk），这个由东芝开发的产品在DVD格式之争中败北。这就是为什么那个“D”字看起来像一张光盘。1

SD系列记忆卡都是SanDisk完成测试后送交SD卡协会认证规格，因此几乎所有专利权都掌控在SanDisk手上。不过在2007年，因为NAND市场的动荡SanDisk变卖了家当，给外界一种即将消失错觉。失去了很多自己的核心技术和专利，最重要的NAND工厂都卖给了美光。没多久，重新吸引外资换了脸面的SanDisk，无心再研发Flash技术和建立新厂。而是注资东芝与东芝合作，使用东芝的制造工艺和技术生产芯片。之后东芝试产的新产品都会有两个品牌的LOGO。SD卡也不例外，两个品牌的产品拥有着很多相似之处，这两个牌子也是SD卡市场的主要供货来源。1

概述SD存储卡( Secure Digital Memory Card)是一种基于半导体快闪存储器的新一代高速存储设备。SD存储卡的技术是从MMC卡( MultiMedia Card格式上发展而来，在兼容SD存储卡基础上发展了SDIO( SD Input/ Output)卡，此兼容性包括机械，电子，电力，信号和软件，通常将SD、SDIO卡俗称SD存储卡。2

SD卡具有高记忆容量、快速数据传输率、极大的移动灵活性以及很好的安全性，它被广泛地应用于便携式装置上，例如数码相机、平板电脑和多媒体播放器等。2

SD卡的结构能保证数字文件传送的安全性，也很容易重新格式化，所以有着广泛的应用领域。音乐、电影等多媒体文件都可以方便地保存到SD卡中。目前市场上SD卡的品牌很多诸如: SANDISK、Kingmax、Panasonic和 Kingston。2

SD卡作为一种新型的存储设备，具有以下特点:2

●高存储容量，最常用的容量：8GB、16GB、32GB、128GB、256GB等。

●内置加密技术，适应基于SDMI协议的著作版权保护功能。

●高速数据传送；最大读写速率为100MB/s。

●体积轻小，便于携带，具有很强的抗冲击能力。

特色SD卡内嵌的数字版权保护方案是按4C提出的可纪录介质内容保护标准 (CPRM) 所制定。其核心是使用了Cryptomeria密码（也称为“C2“）。这一特性是保密的。DVD-Audio光盘也采用了与CPPM非常相似的加密方案。 SD卡（Secure Digital Memory Card）是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备。SD卡由日本松下、东芝及美国SanDisk公司于1999年8月共同开发研制。大小犹如一张邮票的SD记忆卡，重量只有2克，但却拥有高记忆容量、快速数据传输率、极大的移动灵活性以及很好的安全性。2

SD卡在24mm×32mm×2.1mm的体积内结合了SanDisk快闪记忆卡控制与MLC（Multilevel Cell）技术和Toshiba（东芝）0.16u及0.13u的NAND技术，通过9针的接口界面与专门的驱动器相连接，不需要额外的电源来保持其上记忆的信息。而且它是一体化固体介质，没有任何移动部分，所以不用担心机械运动的损坏。2

SD卡体积小巧，广泛应用在数码相机上，是由日本的松下公司、东芝公司和SanDisk公司共同开发的一种全新的存储卡产品，最大的特点就是通过加密功能，保证数据资料的安全保密。SD卡在外形上同MultiMedia Card卡保持一致，并且兼容MMC卡接口规范。不过注意的是，在某些产品例如手机上，SD卡和MMS卡是不能兼容的。SD 卡在售价方面要高于同容量的MultiMedia Card卡。2

SD卡多用于MP3随身听、数码摄像机、数码相机等，其投影面积与MMC卡相同，只是略微厚一点，为2.1mm，但是SD卡的容量大得多，且读写速度也MMC卡快4倍。同时，SD卡的接口与MMC卡是兼容的，支持SD卡的接口大多支持MMC卡。2013年SD卡在数码相机中正在迅速普及，大有成为主流之势。SD卡在2013年的发展很快，已经开始威胁到CF卡的市场分额了。这是由于SD卡的体积要比CF卡小很多，并且SD卡在容量、性能和价格上和CF卡的差距越来越小，而这两年支持SD卡的手机迅速在市场走热，因此，SD卡的迅速成长绝对不是偶然的。最重要的一点就是MMC卡也能和SD卡相兼容，这也正是SD卡迅速走红的原因之一。2

结构SD卡接口除了保留MMC卡的7针外，还在两边加多了2针，作为数据线。3

在 SD 卡 3.0 规范中，SD 卡的理论最大容量可达 2TB，理论最大读写速度可达 104MB/s（在最新的 4.10 规范中，理论最大读写速度已提高到 312MB/s）。3

SD卡主要分为四部分组成：外部引脚、内部寄存器、接口控制器和内部存储介质。3

引脚SD 卡主要引脚和功能描述如下：3

CLK：时钟信号，控制器或者 SD 卡在每个时钟周期传输一个命令位或数据位，在 SD 总线的默认速度模式下频率可在0～25MHz 之间变化，SD 卡的总线管理器可以不受任何限制的自由产生0～25MHz 的频率，在 UHS-I 速度模式下，时钟频率最高可达208M。3

CMD：命令和响应复用引脚，命令是由控制器发给 SD 卡，可以是从控制器到单个 SD 卡，也可以是到 SD 总线上所有卡；响应是存储卡对控制器发送的命令应答，应答可以来自单卡或所有卡。3

DAT0～3：数据线，数据可以从卡传向控制器也可以从控制器传向卡。3

寄存器寄存器及功能描述如下：3

OCR(Operating Conditions Register)寄存器：32位的操作条件寄存器主要存储了 VDD 电压范围，SD 卡操作电压范围为2~3.6V。3

CID(Card IDentification Register)寄存器：卡识别码寄存器，长度为16个字节，存储 SD 卡唯一标识号，该号在卡生产厂家编程后无法修改。3

CSD(Card-Specific Data Register)寄存器：卡特性数据寄存器，包含了访问该卡数据时的必要配置信息。

SCR(SD Card Configuration Register)寄存器：SD 卡配置寄存器（SCR），提供了 SD 卡的一些特殊特性在这张卡内，长度为64 位，这个寄存器内容由制造商在生产厂内设置。3

RCA(Relative Card Address)寄存器：卡相对地址寄存器是一个16位可写的地址寄存器，控制器可通过地址选择对应地址的 SD 卡。3

DSR(Driver Stage Register)寄存器：驱动级寄存器，属于可选寄存器，用于配置卡的驱动输出。3

接口控制器主要用于对内部存储核心进行控制和管理，通过接收用户对其发送的命令来进行控制和设置，并根据命令作出响应，然后执行响应的数据读写等操作。3

内部存储介质数据记忆存储的Flash块。3

SD模式驱动模式SD卡有两种驱动模式：SPI模式与SDIO模式。它们所使用的接口信号是不同的。在SPI模式下，只会用到SD卡的4根信号线，即CS、DI、SCLK与DO(分别是SD卡的片选、数据输入、时钟与数据输出)。4

传输模式SD卡共支持三种传输模式：SPI模式（独立序列输入和序列输出），1位SD模式 （独立指令和数据通道，独有的传输格式）， 4位SD模式 （使用额外的针脚以及某些重新设置的针脚。支持四位宽的并行传输）。4

SD卡三种模式的针脚定义：4

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低速卡通常支持 0~400 千比特/秒 数据传输率，采用SPI 和1位SD传输模式。 高速卡支持 0 ~ 100 兆比特/秒数据传输率，采用4位SD传输模式； 支持0–25 兆比特/秒 ，采用SPI和 1位SD模式。4

针对制造商、销售商和主机适配器生产商需要缴纳SD/SDIO授权费，每年1000美元外加1500美元的会员费。但SDIO卡和MMC适配器生产商无需授权费。 MMC卡使用7针接口，SD卡和SDIO卡采用了9针接口。4

规格等级速率等级根据数据传输速度，SD有不同的等级。速度等级有两种表示方法：5

"X"表示法（SD1.0规范，现已不用）：

它是按CD-ROM的150kB/s为1倍速的速率计算方法来计算的。基本上，它们能够比标准CD-ROM的传输速度快6倍(900 kB/秒)，而高速的SD卡更能传输66x (10 MB/秒) 以及 133x 或更高的速度。一些数码相机需要高速SD卡来更流畅地拍摄影片，和连续拍摄相片更迅速。

直至2005年12月，大部分设备跟从SD卡的1.01规格，而更高速至133x的设备亦跟从1.1规格,最高12.5MB/秒。5

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SD2.0的规范：

普通卡和高速卡的速率定义为Class2、Class4、Class6 和Class10 四个等级。在Class10卡问世之前，存在过一阵Class11和Class13的卡,但这种标准最终没有被SDA共识。5

SD3.01规范：

又被称为**超高速卡，**速率定义为UHS-I和UHS-II。到2013年第二季度为止，已上市的只有UHS-I卡。UHS-II在2012年第4季度发布，但就2014年前的技术发展速度来看，UHS-I完全足够度过2014年甚至更久。UHS-I卡的速度等级分为UHS-Class0和UHS-Class1。UHS-I的Class和SD2.0的Class不同，没有明确的Class0卡，字面含义就是达不到Class1的卡。可能未来老Class标准的都会被归纳为Class0吧。Class1代表的是最大读取104MB/s，而SD2.0标准里的Class代表的是写入最小的速度范围。5

速率等级在卡上的标注符号如右图所示。5

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容量等级SD卡容量目前有3个级别，那就是SD，SDHC和SDXC。5

下表为等级容量范围和标准磁盘格式：5

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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。

覆写保护开关由上面观看，在SD卡的右面通常有一个开关，即是覆写保护开关，而MMC卡则没有。当覆写保护开关拨下时，SD卡将受到覆写保护，资料只能阅读。当覆写保护开关在上面位置，便可以覆写资料。由于这保护开关是选择性的，有些品牌的SD卡没有此保护掣。5

覆写保护开关的原理与卡式录音带，VHS录像带，电脑磁片上的覆写保护类似。关闭状态表示可覆写，而开启状态表示被保护。

如果开关破损，这张卡便只能变成写保护的只读存储卡。有一种方法可以解决这个问题，即用胶带将凹口封住，这样的话这张卡将永远处于可写状态。5

使用方法SD卡应用于以下的手提数码装置：6

●数码相机储存相片及短片

●数码摄录机储存相片及短片

●平板电脑储存各类资料

●移动电话储存相片、铃声、音乐、短片等资料

●多媒体播放器

SD卡多用于MP3随身听、数码摄像机、数码相机等，也有用于笔记本电脑上。SD卡在2013年的发展很快，已经开始威胁到CF卡的市场份额了。不过注意的是，在某些产品例如手机上，SD卡和MMC卡是不能兼容的。2013年的SD卡容量由8MB到128GB不等。6

异常处理电脑读卡器异常处理方法：6

①如果SD卡在照相机中可以正常浏览照片，插在电脑中却识别不了，那么很可能是SD插口的驱动程序不匹配所致的。找到正确的SD卡驱动程序更新一下即可。6

②更新之后如果设备管理器中有黄色的警示号，且电脑中安装了u盘保护功能的软件，可能是不兼容的缘故，重启电脑就能识别了。6

保养常识1、如SD卡在相机正常使用后，在电脑上查看所拍照片，需要翻转所查看的照片的时候，请先把照片复制到电脑上再进行操作，若直接在卡里面修改后，再次把卡放在相机里查看相关图片，会出现无法查看该照片的情况，大量的图片被修改后有可能会使SD卡“瘫痪”，要格式化后才能再正常使用。6

2、SD卡在相机里面拍摄过程中如出现卡机、死机的情况，可能是该SD卡有故障的情况或寿命已到，请用读卡器把卡里面的内容导出来保存再进行格式化（如果是要坏的卡读取、复制的时候会慢很多），格式化完后有的能正常使用，可以用一些修复软件，它会把坏的地方分为单独的一个分区，然后再隐藏。但建议别再存放重要的数据使用，因为其他的地方也可能饱经风霜，马上就要故障了。6

3、SD卡还有一个小秘密，如果使用的时候不小心把SD卡折坏掉或摔坏不能用时，别急着把那“报废”的卡扔掉，小心地拆开SD卡表面时，你就会看到里面还“藏”着一个小小的TF卡，可供大部分的手机使用，也可以配个SD卡的TF转接卡口继续使用。（这种卡是不常规的SD卡，SD卡通常是有PCBA+主控方案+FLASH 组成，而不是有TF卡转接而成的）6

衍生产品Mini SD卡MiniSD由松下和SanDisk共同开发。首次露面是在2003年的CeBIT展览中出现在闪迪展台。自此它加入了Memory Stick Duo和xD卡这类细小的存储卡规格中。7

MiniSD卡的设计初始是为逐渐开始普及的拍照手机而作。7

通过附赠的SD转接卡还可当做一般SD卡使用。7

MiniSD卡的容量由16MB至8GB，而MiniSDHC卡的容量由4GB至16GB。7

Micro SD卡在超小型存储卡产品上，SD协会率先将T-flash纳入其家族，并命名为Micro SD，用来替代Mini SD的地位。

只有指甲般大小的Micro SD在2005年推出后就令消费者惊艳不已。在2008年手机就已经普及这种极小的存储卡。7

M2、Micro SD和MMC micro并列为全球最小的迷你存储卡，超小体积却拥有着更大的优势，可以运用于各类的数码产品，不浪费产品内部设计的空间，令产品设计者所喜爱，对于精致化数码生活也起到了“推波助澜”的作用。只可惜仅存活的只有Micro SD。M2卡作为Micro SD的SONY版衍生产品，最终还是被Micro SD彻底替代。而MMC micro，它到底生产了多少？现实世界中去哪里才能看见它们？这种卡的升值空间很大，适合收藏使用。7

开放标准与其它存储卡格式一样，SD卡也有众多的专利和注册商标保护，授权只能由安全数字卡联盟进行。安全数字卡联盟在2013年的授权协议并不允许开放源代码的SD驱动程序，这种状况产生了很多关于开放源代码和免费软件的争论。通行的做法是开发一个开放源代码的外壳，但核心是针对特定平台的封闭源代码SD驱动程序，这种做法与期望的开放标准差异太大。另一种通行的做法是采用较老的MMC模式，因为根据SD卡标准，所有的SD卡都必须支持MMC模式。7

这说明SD卡的开放度比CF卡或闪存低，上述两种格式几乎免费，仅需要使用联盟标志和注册商标的授权费。但比xD卡或记忆棒的开放度高得多，这两种格式根本不提供公开文档支持。7

本词条内容贡献者为:

孙锐 - 教授 - 合肥工业大学