小型智能卡如：多媒体卡（Multimedia Card；MMC）与安全数字卡（Secure Digital Card；SD Card）已成为许多消费性电子产品之必要设计：例如MP3随身听、手机、PDAs、数字相机、数据记录器、GPS等等产品。虽然这些扩充卡设计提供给广泛产品之使用，但是工程师在设计扩充卡所用的扩展槽前有许多需要考虑选择之处；这些设计上的考虑包含终端产品如何处理频率延迟、总线种类选用、关闭模式选用，以及其他的选项。本文将提供最佳建议管理的方式。

频率

对于工程师设计整合MMC卡与SD卡方面的产品，有着下列几项重要频率的相关问题。

频率规格

产品设计工程师必须考虑符合SD卡和MMC卡总线频率上升、下降、结构与延迟方面所需之规格，假如工程师想让其设计能支持MMC卡，频率速度应可由主机来控制，主要因为MMC卡的open-drain mode；在open-drain mode下提供MMC卡电源，因此无法处理超过400kHz速度的频率。一旦MMC卡完成启动程序后，MMC卡就会切换到push-pull mode；在该模式下，MMC卡可以最快的频率速度进行操作。

读写次数

对于产品设计正确性来说，读写次数也是相当重要的。假如无法符合读写的暂停时间值（time-out value），从MMC卡与SD卡上所读写的数据可能就会错误或无效。由于制造商所制造的MMC卡与SD卡有着不同的读写暂停时间值（time-out value），因此产品设计工程师必须确定产品的暂停时间值（time-out value）不得低于规格中所规定的最高值。MMC卡与SD卡的最高读写暂停时间值（time-out value）如(表一)所示。

表一中计算数值所使用的因子──TAAC、NSAC和R2W_FACTOR可直接从MMC卡与SD卡的CSD缓存器读取。TAAC因子的单位为时间，而NSAC因子以100个频率为单位。利用数值乘以时s脉频率将TAAC单位转换为频率周期，然后以频率周期为单位来计算想要的暂停时间值（time-out value）。或者已知频率频率，则可将NSAC单位转换为时间，然后以时间为单位再计算暂停时间值（time-out value）。

R2W_FACTOR为读写因子，产品设计工程师可使用由CSD缓存器所得知的暂停时间值（time-out value），不论客户使用的产品品牌为何，均能进行所有MMC卡与SD卡的兼容设计。

接口

MMC卡与SD卡能支持多重总线，这两种卡均支持包含DATAin、DATAout、CLK和CS总线接脚的1-bit SPI总线；SPI总线一般装设在Motorola及其它主要MCU制造商的产品内。

SD卡也能支持4-bit及1-bit SD双向总线模式；在1位模式中，SD总线接脚为CLK、CMD和DATA；而在4位模式，则为CLK、CMD和DATA[0:3]。

MMC卡也能支持CLK、CMD和DATA总线接脚的1-bit MMC双向总线模式；在SD 1-bit、SD 4-bit与MMC 1-bit模式中，CMD和DATA接脚为双向性。MMC卡与SD卡能达到的最高瞬间速率，跟频率速度及总线模式有关；瞬间速率为储存卡缓冲器与主机之间的数据传输速率。

MMC卡与SD卡的读写处理率比瞬间速率慢，这是因为每张储存卡包含从缓冲器到其内部闪存的数据写入处理时间，是包含从内部闪存到储存卡缓冲器的数据读取处理时间。由于大部分的产品设计使用这种读写处理时间方式来完成其他的处理程序，因此可以选择1-bit或4-bit总线模式，让SD卡具有提供4倍速的效果。

(表三)中所说明的范例显示，512 bytes的数据使用不同总线模式的MMC卡和SD卡内部缓冲器移往间之差异性。

读写模式选择

MMC卡与SD卡的另一主要设计考虑就是使用单一区块或多重区块指令模式（Singleblock or Multiblock command modes），单一区块模式（Singleblock mode）为在某一时间内读写单一区块的数据；在停止指令收到后，多重区块模式（Multiblock mode）才开始进行多重区块数据的读写。

多重区块模式（Multiblock mode）利用所有MMC卡或SD卡内所出现的多重区块缓冲器，进行数据读写功能。在多重区块模式（Multiblock mode）下，写入时若单一区块缓冲器装满数据，MMC卡或SD卡在进行第一个区块写入时，会给予主机存取填满其他空着的区块缓冲器。在所有区块缓冲器填满数据后，MMC卡或SD卡才会进入忙碌状态。

在单一区块模式（Singleblock mode）下，填满第一个区块时MMC卡或SD卡会强迫DATA线成为低电位，因而进入忙碌状态；直到写入程序完成后，才维持忙碌状态。在此状态时，因为MMC卡或SD卡会强迫DATA线成为低电位，所以主机无法送出任何额外的数据给MMC卡或SD卡。

假如速度在设计上为主要考虑，多重区块模式（Multiblock mode）在速度上较快故可建议使用此模式。在多重区块模式（Multiblock mode）下可写入越多的区块，产品设计的性能也就越好。因此在规划设计时，先确定设计足够的系统内存来支持多重区块功能，性能就会比额外增加内存的成本考虑还要重要。假如速度不是相对重要时：以每分钟只纪录512 bytes的数据记录器为例，单一区块模式则比较合适。

电源与频率控制

在使用MMC卡或SD卡进行产品设计时，电源控制也应为考虑因素之一。MMC卡或SD卡可透过软件来控制电源，让产品设计上更具灵活性与完整性；不论MMC卡或SD卡为插入或拔出的状态，主机可控制MMC卡或SD卡电源开关。MMC卡或SD卡插入时发生接触反馈，这样的功能可协助MMC卡或SD卡重新启动；提供MMC卡或SD卡电源并开始启动程序之前，主机会在MMC卡或SD卡插入后等待一段时间。同样地，假如MMC卡或SD卡进入不明状态，主机可将电源循环再次进入开始启动程序。当不必要进行存取时，MMC卡或SD卡可让主机关闭电源，总线则可降低电源消耗。

频率控制则是MMC卡或SD卡在设计上的另一种考虑，如同频率部分所说明的，若设计上需要支持MMC卡，在启动时则频率频率应该低于400kHz或更低。当启动程序完成后，主机可以将频率速度提升到MMC卡或SD卡的最高速度。

启动规则

启动规则仅需要考虑支持MMC卡与SD卡或SD卡之产品设计，SD插槽实际上比较厚，所以MMC卡与SD卡可以插入。因此，主机需要能够侦测哪一块卡插入插槽。

当SD启动指令优先使用时，这个指令会造成MMC卡传回主机辨识插入卡型的错误。假如主机支持此两种卡的话，则可继续使用MMC指令来启动；假如主机不被允许支持这两种卡的话，主机则会发出错误讯息，教导用户如何插入SD卡。假设产品设计使用MMC卡插槽的话，主机将会以MMC指令开始启动程序。主机不需侦测哪一块卡插入插槽，因为实体上SD卡并不会安装在MMC插槽内。

文件系统支持

SD卡与MMC卡一般以512 bytes作为读写量，但是清除量通常发生在较大的区块上。现今大多供货商所使用的NAND架构，要视储存卡的容量，分别为32或64个512 bytes的区块清除大小；为了重新写入单一512 bytes区块，所有属于同一清除区块的其他区块会被清除，而且将会被重新写入。

例如：若将档案写入FAT文件系统的设计中，则需要三个FAT系统区写入/更新方式，以及一个数据区写入/更新方式来完成档案写入。第一，必须用新档名来更新目录；第二，实际的档案被写入数据区；第三，以档案数据位置来更新FAT表；最后，会以档案修改的开始位置、大小、日期与时间来更新目录。因此，选择档案大小写入设计时，档案大小应该尽可能的大，同时为清除区块大小的倍数；这样才可符合此架构的要求。

有些设计会更新每个写入数据文件丛集的FAT table，这样会降低写入的效能，因为FAT table时常会被清除与被重新写入；最佳的方式就是写入所有的档案丛集，然后更新FAT table一次，在清除区块倍数时间内，避免所有区块清除和重新写入时发生重迭。在此不建议将其生产的产品作为生命维持系统方面之应用，尤其在产品故障时可能直接威胁着人类的生命或造成伤害。（本文由SanDisk撰写；正达国际提供）