SD卡及STM32的SDIO接口相关原理

SD卡
     SD卡（Secure Digital Memory Card）即：安全数码卡，它是在MMC的基础上发展而来，是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备，它被广泛地于便携式装置上使用，例如数码相机、个人数码助理(PDA)和多媒体播放器等。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。
    SD卡按容量分类，可以分为3类：SD卡、SDHC卡、SDXC卡
    容量                       命名                                                        简称
    0~2G          Standard Capacity SD Memory Card           SDSC或SD
    2G~32G     High Capacity SD Memory Card                  SDHC
    32G~2T     Extended Capacity SD Memory Card           SDXC

   SD卡一般支持SDIO和SPI俩种传输方式

   注意：很大一部分TF卡（小卡）不支持SPI访问，用SPI方式最好使用大卡

   SD卡的SDIO模式及SPI模式引脚的定义如下

 SD卡的5个寄存器

名称	宽度	描述
CID	128	卡标识寄存器，提供制造商ID、OEM/应用ID、产品名称、版本、序列号、制造日期等信息。
RCA	16	相对卡地址（Relative card address）寄存器，提供本地系统中卡的地址，可动态变化，在主机初始化的时候确定。 注意：仅SDIO模式下有，SPI模式下无RCA
CSD	128	卡描述数据寄存器，提供SD卡操作条件相关信息和数据
SCR	64	SD配置寄存器，提供SD卡一些特定的数据。
OCR	32	操作条件寄存器，主要是SD卡的操作电压等信息。

 

 STM32的SDIO接口

  简介：SDIO Secure Digital Input and Output,安全数字输入输出接口，在SD卡接口的基础上发展而来，兼容SD卡，并可以连接SDIO设备

  与SD卡规范的区别：增加了低速标准，低速卡的目标应用时以最小的硬件开支支持低速IO能力

  STM32的SDIO接口提供 APB2 外设总线与多媒体卡 (MMC)、SD 卡、SDIO 卡以及 CE-ATA 设备之间的接口。

  特性：

  注意：F1的SDIO挂载在AHB总线，F4的挂载在APB2总线 原因：总线的时钟

  SDIO适配器框图

  

  三个时钟信号：卡时钟SDIO_CK（传输速率0-25MHZ）、SDIO适配器时钟SDIOCLK（用于驱动适配器来产生卡时钟，与所挂载的总线时钟相同）、总线时钟PCLK2(F1为HCLK2)

   SDIO_CK计算公式：SDIO_CK=SDIOCLK/（2+CLKDIV）   CLKDIV为可配置的分频系数
   在初始化时不可以超过400khz ,初始化完成后可全速运行

   命令及命令格式

   

  所有的命令都是由单片机发出，其中起始位、传输位、CRC7和结束位由SDIO硬件控制，我们只需要配置命令索引及参数部分，命令索引配置寄存器SDIO_CMD,命令参数配置SDIO_ARG

  一般SD卡接收到命令后都会有一个应答（除ACMD0），有长（136位）短（48位）之分

  

  与命令类似，硬件会自动滤除起始位、传输位、CRC7以及结束位等信息  
  段响应：命令索引存放在SDIO_RESPCMD     参数存放在SDIO_RESP1
  长响应：仅保留CID/CSD 存放在SDIO_RESP1~SDIO_RESP4
  有六种响应（R1、R1b、R2、R3、R6、R7）详细的看F4XX中文参考手册

  SD卡的SDIO操作模式配置流程

  

  这个图是一个极为重要的图要重点理解。

  从SD卡初始化流程可知，不管什么卡（这里我们将卡分为4类：SD2.0高容量卡（SDHC，最大32G），SD2.0标准容量卡（SDSC，最大2G），SD1.x卡和MMC卡），首先我们要执行的是卡上电（设置SDIO_POWER[1:0]=11），上电后发送CMD0，对卡进行软复位，之后发送CMD8命令，用于区分SD卡2.0，只有2.0及以后的卡才支持CMD8命令，MMC卡和V1.x的卡，是不支持该命令的。

  SD卡的读写都是以扇区为单位操作的

 

     单个扇区读操作

     

     多个扇区的读取操作

    

   单个扇区写操作

    

     多个扇区的写操作

     

    代码就不贴了，参照原子的SD卡实验的例程即可，原子的代码写的还是很完善的，参照原理及流程图读几次代码就会熟练对SD卡的SDIO操作。