SD卡支持兩種匯流排模式與MCU進行數據傳輸：SD BUS模式和SPI Bus模式。在SPI模式下，數據以位元組為單位進行傳輸，SD卡作為從機設備。MCU傳送帶有參數的命令，SD卡執行命令後返迴響應，MCU根據回響進行下一步操作。SPI模式使用4根信號線：SD卡數據輸出、SD卡數據輸入、時鐘同步線和片選線。SD卡的SPI通信遵循特定的命令格式和回響規則，且SD卡在SPI模式下的通信速度可能不如在SD模式下的速度快。
SPI模式的詳細說明如下：
引腳定義：在SPI模式下，使用SDIO_D3（SPI_CS）、SDIO_CMD（SPI_MOSI）、SDIO_SC（SPI_SCK）和SDIO_D0（SPI_MISO）引腳。
通信模式：SD卡在SPI模式下採用的模式3，即CPOL=1,CPHA=1，支持最高50MHz的SPI_CLK時鐘頻率。
命令與回響：SD卡的命令最多6個位元組長，包括起始位、傳輸位、命令代碼、命令參數和CRC7校驗位。回響的格式和長度根據命令不同而變化，例如R1回響是一個1位元組長的回響，最高位始終為0，其餘各位為狀態位。
此外，SD卡在選擇使用SPI模式時，會在上電初期通過檢測引腳1（DAT3）來決定使用SD模式還是SPI模式。當此腳接50KOhm上拉電阻時，卡進入SD模式；當此腳為低電平，卡則工作於SPI模式。