Thẻ SD

Secure Digital, viết tắt chính thức là SD, là định dạng thẻ nhớ bộ nhớ không bay hơi độc quyền do Hiệp hội Thẻ SD (SDA) phát triển để sử dụng trong các thiết bị di động.

Các công ty SanDisk, Panasonic (Matsushita Electric) và Toshiba đã phối hợp để đưa ra tiêu chuẩn thẻ nhớ mới vào tháng 8 năm 1999. Thẻ nhớ SD là sự cải tiến từ MultiMediaCards (MMC) trước đó và đã trở thành tiêu chuẩn phổ biến trong ngành công nghiệp.

Sau đó, các công ty đã thành lập Hiệp hội SD (SD Association - SDA) vào tháng 1 năm 2000 nhằm thúc đẩy và đề xuất các tiêu chuẩn cho Thẻ SD. Đây là một tổ chức phi lợi nhuận có khoảng 1.000 công ty thành viên, sử dụng những logo đã đăng ký nhãn hiệu để bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ và đảm bảo khả năng tương thích cho người dùng.

Lịch sử

Vào năm 1999, SanDisk, Matsushita và Toshiba đã đồng ý phát triển và tiếp thị Thẻ nhớ Secure Digital (SD). Thẻ được phát triển từ MultiMediaCard (MMC) và cung cấp quản lý quyền số dựa trên tiêu chuẩn Sáng kiến âm nhạc số (SDMI), với mật độ bộ nhớ ngày càng cao.

Thẻ được thiết kế để cạnh tranh với Memory Stick, một sản phẩm DRM mà Sony đã phát hành trước đó. Các nhà phát triển đã dự đoán rằng DRM sẽ được sử dụng rộng rãi bởi các nhà cung cấp âm nhạc do những lo ngại về việc vi phạm bản quyền.

Dung lượng lưu trữ và khả năng tương thích

Mỗi thẻ SD cho phép thiết bị chủ biết được dung lượng lưu trữ và các thông số kỹ thuật của từng loại thẻ SD để đảm bảo thiết bị chỉ nhận dung lượng tối đa được báo cáo.

Tuy nhiên, khi phiên bản 2.0 (SDHC) hoàn thành vào tháng 6 năm 2006, các nhà sản xuất đã sáng tạo ra các thẻ SD dung lượng 2 GB và 4 GB bằng cách tuân theo Phiên bản 1.01 hoặc thông qua cách đọc sáng tạo Phiên bản 1.00. Kết quả là, một số thiết bị chủ không hoạt động chính xác với các thẻ này.

Thẻ SDSC trên 1 GB

Thiết bị chủ có thể yêu cầu từ bất kỳ thẻ SD nào một chuỗi nhận dạng 128 bit được gọi là Dữ liệu đặc biệt của thẻ hoặc CSD. Trong thẻ SD có dung lượng tiêu chuẩn (SDSC), 12 bit được sử dụng để xác định số cụm bộ nhớ (từ 1 đến 4.096), và 3 bit được sử dụng để xác định số khối trên mỗi cụm (có thể được giải mã thành 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256 hoặc 512 khối mỗi cụm). Thiết bị chủ sẽ sử dụng các số liệu này, kết hợp với số byte trên mỗi khối, để xác định dung lượng của thẻ tính bằng byte.

Trong phiên bản SD 1.00, giả sử mỗi khối có kích thước là 512 byte. Điều này cho phép thẻ SDSC có dung lượng tối đa là 4.096 cụm bộ nhớ × 512 khối trên mỗi cụm × 512 byte/khối = 1 GB. Điều này đảm bảo rằng không có sự không tương thích đã biết xảy ra. Phiên bản 1.01 cho phép thẻ SDSC sử dụng một trường 4 bit để biểu thị kích thước của mỗi khối là 1.024 hoặc 2.048 byte. Điều này đã cho phép sử dụng các thẻ có dung lượng 2 GB và 4 GB. Ví dụ, có thẻ SD Transcend dung lượng 4 GB và thẻ SD Memorette dung lượng 4 GB được hỗ trợ nhờ tính năng này.

Do đó, ban đầu các thiết bị lưu trữ SDSC giả định rằng mỗi khối có kích thước 512 byte và không hoàn toàn hỗ trợ việc sử dụng thẻ có dung lượng 2 GB hoặc 4 GB. Trong một số trường hợp, thiết bị chủ có thể chỉ có thể đọc dữ liệu trong phạm vi 1 GB đầu tiên của thẻ. Việc thành công của việc đọc dữ liệu trong phạm vi này phụ thuộc vào phiên bản phần mềm trình điều khiển được sử dụng. Ngoài ra, không phải tất cả các thiết bị chủ đều hỗ trợ thẻ SDSC 4 GB do thông số kỹ thuật giới hạn dung lượng tối đa của thẻ SDSC là 2 GB.

Tính toán dung lượng lưu trữ

Định dạng của thanh ghi Dữ liệu dành riêng cho thẻ (CSD) đã thay đổi giữa phiên bản 1 (SDSC) và phiên bản 2.0 (xác định SDHC và SDXC).

Trong phiên bản 1 của thông số kỹ thuật SD, dung lượng lên tới 2 GB được tính bằng cách kết hợp các trường trong thanh ghi Dữ liệu dành riêng cho thẻ (CSD) như sau:

Dung lượng = (C_SIZE + 1) × 2
trong đó
0 ≤ C_SIZE ≤ 4095,
0 ≤ C_SIZE_MULT ≤ 7,
READ_BL_LEN là 9 (cho 512 byte/sector) hoặc 10 (cho 1024 byte/sector)

Các phiên bản mới hơn của thông số kỹ thuật SD (tại Mục 4.3.2) đã mở rộng rằng thẻ SDSC dung lượng 2 GB sẽ đặt trường READ_BL_LEN (và WRITE_BL_LEN) của nó để biểu thị 1024 byte. Điều này cho phép tính toán dung lượng của thẻ được báo cáo chính xác. Tuy nhiên, để đảm bảo tính nhất quán, các thiết bị chủ sẽ không yêu cầu (bằng CMD16) một độ dài khối lớn hơn 512 byte.

Trong định nghĩa thẻ SDHC của phiên bản 2.0, phần C_SIZE trong thanh ghi Dữ liệu dành riêng cho thẻ (CSD) là 22 bit và nó chỉ ra kích thước bộ nhớ theo bội số của 512 KB. Trường C_SIZE_MULT đã bị loại bỏ và trường READ_BL_LEN không còn được sử dụng để tính toán dung lượng. Hai bit trước đây được dành riêng trong CSD giờ đây xác định họ thẻ: 0 cho SDSC, 1 cho SDHC hoặc SDXC, và 2 và 3 được bảo lưu. Do các sự thay đổi này, các thiết bị chủ cũ hơn không thể xác định chính xác thẻ SDHC hoặc SDXC cũng như dung lượng chính xác của chúng. Điều này có thể dẫn đến sự không tương thích khi sử dụng các thẻ SDHC hoặc SDXC trên các thiết bị chủ cũ hơn.

• Thẻ SDHC bị hạn chế báo cáo dung lượng không quá 32 GB.
• Thẻ SDXC được phép sử dụng toàn bộ 22 bit trong trường C_SIZE để báo cáo dung lượng. Tuy nhiên, nếu thẻ SDHC sử dụng cách này (bằng cách thiết lập giá trị C_SIZE > 65.375) để báo cáo dung lượng lớn hơn 32 GB, thì đây sẽ là vi phạm thông số kỹ thuật. Một số thiết bị chủ có thể dựa vào trường C_SIZE để xác định dung lượng tối đa mà thẻ có thể hỗ trợ, thay vì tuân theo thông số kỹ thuật. Tuy nhiên, việc sử dụng thẻ SDHC như vậy có thể gây ra lỗi trong các thiết bị chủ tương thích với SDHC khác.

Công suất được tính như sau:

Dung lượng = (C_SIZE + 1) × 524288
trong trường hợp cho SDHC
4112 ≤ C_SIZE ≤ 65375
≈2 GB ≤ Dung lượng ≤ ≈32 GB
trong trường hợp cho SDXC
65535 ≤ C_SIZE
≈32 GB ≤ Dung lượng ≤ 2 TB

Dung lượng trên 4 GB chỉ có thể đạt được khi sử dụng phiên bản 2.0 trở lên của thẻ SD. Đồng thời, cần đảm bảo rằng thẻ có dung lượng tương đương 4 GB đáp ứng khả năng tương thích với các thiết bị khác.

• So sánh thẻ nhớ
• Bộ nhớ flash
• Microdrive
• Bus giao diện ngoại vi nối tiếp (SPI)
• Universal Flash Storage

Liên kết ngoài

Chính thức

• Thông số kỹ thuật SD chính thức miễn phí
• Thông số kỹ thuật SD đầy đủ chính thức là 1000 USD mỗi năm
• SD Formatter cho thẻ SD / SDHC / SDXC (Windows và Mac) Lưu trữ 2013-04-23 tại Wayback Machine, thẻ SD

Giao tiếp

• Giao tiếp với thẻ SD, Elm chan
• Giao tiếp AVR (Arduino) với thẻ SD, mã nguồn C, Dharmani tech
• Giao tiếp ARM với thẻ SD, mã nguồn C, DE: Uni KL, Bản gốc lưu trữ ngày 9 tháng 1 năm 2013, truy cập ngày 4 tháng 9 năm 2019
• Giao tiếp MSP430 với thẻ SD, mã nguồn C (PDF), Đại học Michigan State
• Giao tiếp MAXQ2000 với thẻ SD, mô tả kỹ thuật tốt, mã nguồn C, Maxim IC, Bản gốc lưu trữ ngày 21 tháng 11 năm 2009, truy cập ngày 4 tháng 9 năm 2019
• Bộ điều khiển thẻ SD, mã nguồn Verilog, Open cores