运动控制器23：STM32的SDIO功能介绍1

SDIO主要功能

• 支持1位总线，4位总线，8位总线，8位总线可达48M传输速率。
• 支持MMC卡，SD卡和CE-ATA等标准

SDIO总线拓扑

• 总线上的通信是通过传送数据和命令实现的。

• 基本操作：命令/响应，某些操作还有数据令牌。

• 在SD存储器上是以数据块的形式进行传输。

• 当选择SDIO工作在SD4位数据总线工作模式时候，我们选中的引脚如下：

  
  
  

  SD卡用到的引脚

• 数据的传输操作流程如下：（以读操作为例）

  • 主机发送命令，等待卡的响应。
  • 卡响应以后，数据从卡发送至主机，经过CRC后（也可能是数据流，无需每次CRC）.
  • 继续发送下一个数据块。
  • 主机发送一个STOP的命令后，卡发回一个响应，传输完成。

SDIO功能描述

• 包含两个部分，一个是SDIO适配器，一个是AHB总线接口。
• 所有的数据线都工作于推挽模式。
• 对于SD或SD I/O卡，时钟频率可以在0MHz至25MHz间变化。

1. 适配器,一共五个部分

• 寄存器
• 控制单元

电源管理和时钟分频

命令通道

发送命令和接收响应
- 命令通道状态机CPSM
- 命令固定为48位，其中包括了开始和结束位，传输位一共3位
- 6位命令索引
- 32位参数
- 7位CRC
- 响应则有两种格式，短格式如上命令格式，长格式136位包括CID和CSD

数据通道

1. SD卡可以选择4位总线或者1位总线，默认为1位
2. 数据通道状态机：DPSM使能后进入WAIT-S或者WAIT-R状态

• 发送状态：如果FIFO中有数据，则发送出去
• 接收状态，收到起始位进入接收状态，从卡中读数据

3. DPSM一共6个状态，包括idle，busy以外，还有WAIT-S和WAIT-R，以及sending和receiving状态。
4. 数据令牌格式分成两种，一种是块数据，一种是流数据，块数据包含了16位CRC，流数据则没有。
5. 数据为32位+起始2位+CRC16位。

数据FIFO

1. FIFO大小为32*32，根据RXACT和TXACT来分配FIFO为发送还是接收
2. 发送FIFO,AHB数据写入FIFO，有TXFIFOF和TXFIFOE表示FULL和EMPTY，当8个以上的FIFO空时候，TXFIFOHE，此时可以通知DMA继续填入数据，TXDAVL和TXUNDERR用于处理异常。
3. 接收FIFO类似。

总线接口

下面的例子，主机控制器使用CMD24(WRITE_BLOCK)从主机传送512字节到MMC卡，关于CMD24命令，后面有统一描述。

1. 执行卡识别过程
2. 提高SDIO_CK频率
3. 发送CMD7命令选择卡
4. 配置DMA2:清中断，设置源地址和目标地址，设置DMA2的其他参数，使能DMA
5. 发送CMD24:
   • 设置数据长度
   • 卡的地址
   • 设置命令WRITE_BLOCK
   • 等待SDIO_STA中断
   • 等待DBCKEND
6. 查询DMA通道的使能状态

卡功能描述

卡识别模式

此模式只用到了CMD线，执行流程：复位所有卡，检测电压范围，分配地址RCA

卡复位

CMD0软件复位后，所有的卡处于闲置模式，分配默认地址，闲置模式下卡的输出端为高阻状态。

操作电压范围确认

超出操作电压的卡将进入非激活状态，存储了CID和CSD的卡，电压正常后则可以通信。

卡识别过程

MMC和SD卡的识别略有不同,MMC卡就是数码相机用的卡，而SD卡更小，而SDIO接口通常用于WIFI和蓝牙，GPS模块用，SD卡的识别过程如下：

1. 总线被激活
2. 主机发送SEND_OP_COND
3. 主机得到响应，不兼容的卡设为非激活状态
4. ALL_SEND_CID广播发送到激活卡
5. 激活的卡发送CID，如果有多个竞争，则用线与仲裁
6. 主机发送SET_RELATIVE_ADDR，作为刚刚CID卡的地址，然后此卡进行待机。
7. 如果有多个卡，则进行下一次循环。

写数据块

1. 执行CMD24-27时，主机写入数据，在数据块后跟CRC
2. WRITE_BL_LEN决定了数据长度，如果CRC错误，则所有数据全部丢掉。
3. 如果卡已写满，或者有对齐等错误发生时进行处理，主机可以随时发送SEND_STATUS来查询状态。
4. READY_FOR_DATA表示卡还可以继续写入数据，主机才继续写入
5. 有错误时，SDIO_D拉低。

读数据块

读数据块的操作有点同写数据块

数据流操作

只适用于多媒体卡，SD卡和SDIO不支持这种最快速的操作。