SMSxxxDF
512-Mbyte, 1-Gbyte and 2-Gbyte
3.3 V supply Secure Digital™ card
Preliminary Data
Features
■
SD memory card specification version 2.00-
standard
Up to 2 Gbytes of formatted data storage
Bus mode
– SD protocol (1 to 4 data lines)
– SPI protocol
Operating voltage range:
– Commands and memory access:
2.7 V to 3.6 V
Variable clock rate: 0 to 25 MHz
Read access (using 4 data lines)
– Sustained multiple block: up to 16 Mbytes/s
Write access (using 4 data lines)
– Sustained multiple block: up to 9 Mbytes/s
Maximum data rate with up to 10 cards
Aimed at portable and stationary applications
Communication channel protocol attributes:
– Six-wire communication channel (clock,
command, 4 data lines)
– Error-proof data transfer
– Single or multiple block oriented data
transfer
Device summary
Part number
SMS512DF
SMS01GDF
SMS02GDF
Speed class
2
2
4
Package form factor
MicroSD
Operating voltage range
2.7 V to 3.6 V
■
■
■
■
■
■
■
MicroSD
■
■
■
Memory field error correction
Safe card removal during read
Write protect feature using mechanical switch
Built-in write protection features (permanent
and temporary)
MicroSD packages
– ECOPACK
®
compliant
– Halogen free
– Antimony free
■
■
■
■
Table 1.
June 2008
Rev 2
1/60
www.numonyx.com
1
This is preliminary information on a new product now in development or undergoing evaluation. Details are subject to
change without notice.
Contents
SMSxxxDF
Contents
1
2
Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Memory array partitioning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.1
2.2
2.3
Block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Sector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Write protect group (WP-group) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3
Secure digital memory card interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.1
3.2
3.3
3.4
Secure digital memory card bus topology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
SD bus protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
SD memory card functional description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Operation modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.4.1
3.4.2
Card identification mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Data transfer mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.5
3.6
Commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Responses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4
SD memory card hardware interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
SD memory card bus circuitry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Power-up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Hot insertion/removal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Power protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Electrical specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
5
Card registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
5.6
OCR register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
CID register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
CSD register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
RCA register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
DSR register (optional) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
SCR register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2/60
SMSxxxDF
Contents
6
Timings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
6.1
Command and response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
6.1.1
6.1.2
6.1.3
6.1.4
6.1.5
Card identification and operating conditions timings . . . . . . . . . . . . . . . 37
Card relative address timings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Data transfer mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Last card response, next host command timings . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Last host command, next host command timings . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
6.2
Data read . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
6.2.1
6.2.2
Single block read . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Multiple block read . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
6.3
Data write . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
6.3.1
6.3.2
Single block write . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Multiple block write . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
6.4
STOP_TRANSMISSION command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
6.4.1
6.4.2
Erase, set and clear write protect timings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Re-selecting a busy card . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
6.5
Timing values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
7
Serial peripheral interface (SPI) mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
7.1
7.2
SPI bus topology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
SPI bus protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
7.2.1
7.2.2
7.2.3
7.2.4
7.2.5
7.2.6
7.2.7
7.2.8
7.2.9
7.2.10
Mode selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Bus transfer protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Data read . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Data write . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Erase & write protect management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Read CID/CSD registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Reset sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Memory array partitioning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Card Lock/Unlock commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Application Specific commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
7.3
7.4
SPI mode commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Responses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
7.4.1
7.4.2
7.4.3
R1 format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
R1b format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
R2 format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3/60
Contents
7.4.4
7.4.5
SMSxxxDF
R3 format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
R7 format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
7.5
7.6
Clearing status bits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
SPI bus timings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
7.6.1
7.6.2
Data read timings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Data write timings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
8
9
Package mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Ordering information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Appendix A Power supply decoupling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
10
Revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
4/60
SMSxxxDF
List of tables
List of tables
Table 1.
Table 2.
Table 3.
Table 4.
Table 5.
Table 6.
Table 7.
Table 8.
Table 9.
Table 10.
Table 11.
Table 12.
Table 13.
Table 14.
Table 15.
Table 16.
Table 17.
Table 18.
Table 19.
Table 20.
Table 21.
Table 22.
Table 23.
Table 24.
Table 25.
Table 26.
Table 27.
Table 28.
Table 29.
Table 30.
Table 31.
Table 32.
Table 33.
Table 34.
Device summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
System performance. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Power consumption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Environmental specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Physical dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
System reliability and maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Memory array structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Full-size SD memory card pin assignment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
MicroSD contact pad assignment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Card states vs. operation modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
SD card command format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Response R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Response R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Response R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Response R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Response R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Bus operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Bus signal condition - I/O signal voltages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Bus timings (default) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Bus timings (high speed) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
SD memory card registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
OCR register definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
CID fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
CSD fields compatible with CSD structure V1 / MM card specification V2.11 . . . . . . . . . . 35
SCR fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Timing diagram symbols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Timing values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Command format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Command classes in SPI mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
SPI timing symbols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
SPI timing values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
MicroSD package mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Ordering information scheme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Document revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
5/60
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