安全数字输入/输出接口SDIO

SDIO框图

需要总体去浏览sd2.0协议的手册，大概了解每个章节写了什么，再看sd卡功能描述--》再看命令--》再看响应，响应对应的数据位---》响应对应的寄存器或者响应的Rx x==1、2、3、4、5、6

APB2对于F407来说等于168M/2=84M；

APB2等于PCLK2：提供给适配器寄存器和FIFO使用

SDIOCLK等于PCLK2：控制单元、命令路径、数据路径使用

SDIO_CK：提供给sd卡的时钟；通过SDIO_CLKCR时钟控制寄存器配置可得；公式如下 

一些观察：状态位等一些和响应都通过SDIO响应寄存器得到；

SD卡2.0协议

只做一些关键性的东西记录；其他细节略；

cmd线：命令和响应都靠这根线；0开始，1结束。所以可以配置上拉

dat线：数据线，空闲为高

使用命令前的SDIO配置（补充）

1、配置SDIO时钟

初始化时钟在2.0协议中配置为400k

配置时钟触发源

配置SD卡时钟源

配置数据线：1位数据线通用，支持卡多；

2、电源控制寄存器开启电源

3、使能sdio卡时钟

sd协议讲的操作（使用命令），在协议手册的第四章sd卡的功能描述：

SD卡识别操作流程 

fod卡识别模式的频率=400k

描述关键的信息，其他细节观察流程图；

• 上电卡进入idel状态，发送cmd0进行软复位；
• 操作前先发送cmd8操作条件确认：确认电压，有响应发给卡收到表明主机支持2.0协议
• 发送CMD55让下个命令为ACMD再发送ACMD41：识别是否符合主机规定的VDD范围的卡             1、通过设置 ACMD41 的参数里面 OCR(工作电压范围)的值为 0，主机可以查询每张         卡，  并且确定通用电压范围，初始化之前不能这样用；

              2、ACMD41响应的ccs位中为1则表示SD卡为高容量卡；否则为普通SD卡

• 再发送cmd2请求卡CID号：响应发送卡的CID号；进入识别状态
• 发送cmd3请求卡的新相对地址：响应发送新的相对地址RCA，作为数据传输模式的地址；主机进入到stand by等待状态；

更详细的卡识别和初始化流程

初始化的详细操作：

如下命令按顺序操作：并且有命令且有对应的响应；所有有响应的需要做计数等待溢出，溢出后没有响应都算卡错误；

cmd0

目的：软复位

4.7.2章的详细命令描述

 无响应，复位所有的卡；

cmd8

主要目的：有响应，卡支持sd2.0协议，否则为SD2.0之下或者mac卡；带参数：参数在2.0协议的4.3.13章节发送接口命令条件说明；推荐参数 0x1AA, 其中检查模式文中推荐AA，电压支持0x01；所以参数0x1AA

4.7.2章的详细命令描述

4.9.6章节的，R7响应

 cmd55

目标：在卡识别的流程图看到需要发送ACMD41，在发送之前应该发送CMD55，使得下个命令可以发送AMCD41；原文如下，4.2.2章节；并且在 4.7.2章的详细命令描述也重复提到ACMD使用之前，应该发送CMD55；

 4.7.2章的详细命令描述，如下为简要解析：该命令详细使用在4.3.9章节

 4.9.6章节的，R1响应

acmd41

主要目标:响应就属于sd卡不响应就属于mac卡；区分SD和MAC卡；

 4.7.2章的详细命令描述

 返回OCR寄存器：寄存器如下

 可以知道30、31位可以读取到卡的卡容量和卡上电状态；ACMD41之后响应中可以读取到卡容量和卡上电状态；

CMD2

目标：返回卡的CID；

 4.7.2章的详细命令描述

 4.9.6章节的，R2响应

CMD3

目标：让卡发布重新RCA相对地址；

  4.7.2章的详细命令描述

 4.9.6章节的，R6响应

2.0协议手册的的4.10.1章节的表4-36部分；

 

程序要检查19、22、23位是否发生错误；

获取卡信息

CMD9

目标：获取卡信息，CSD寄存器

  4.7.2章的详细命令描述

 4.9.6章节的，R2响应

 

 

 选中卡

 CMD7

目标： 通过相对地址RCA选中卡；

  4.7.2章的详细命令描述

 4.9.6章节的，R1响应

卡状态在2.0协议手册的4.10.1，这里略；

在stm32f4的28.9.6中，如果设置为短响应，那么返回的RESP1寄存器应该是32宽度的卡状态，所以不会是整个R1寄存器48位返回到主机，而是只有8-39的状态位；

获取SD卡信息

在使用CMD2之后可以在获取到CID：

卡的CID寄存器如下;

CMD2之后可以在SDIO响应1234寄存器可以读取到CID：

传输数据位高位到低位：每个SDIO响应寄存器32位宽度，所以有：

      SDIO响应寄存器[0]  CID 127--96         
      SDIO响应寄存器[1]  CID 95--64           
      SDIO响应寄存器[2]  CID 63--32                            
      SDIO响应寄存器[3]  CID 31--0           

使用CMD9之后可以获得CSD寄存器；  

CSD寄存器如下：

 

CMD9之后可以在SDIO响应1234寄存器可以读取到CSD：

传输数据位高位到低位：每个SDIO响应寄存器32位宽度，所以有：

      SDIO响应寄存器[0]  CSD127--96         
      SDIO响应寄存器[1]  CSD95--64           
      SDIO响应寄存器[2]  CSD63--32                            
      SDIO响应寄存器[3]  CSD31--0 

总线宽度选择

总线宽度选择，需要判断通过cmd9，获取的响应判断位25卡锁定状态，卡没有被锁定，就可以改变总线；

获取当前卡支持的总线数据宽度

在卡寄存器SCR中可以，找到；所以要读取卡的SCR寄存器；如下顺序命令操作；

CMD16

目标：设置块长度，因为要面向块的操作；需要先设置块；

  4.7.2章的详细命令描述

  4.9.6章节的，R1响应

主机设置长度块大小

在设置卡的块大小后，发送ACDM51之前也可以把主机的SDIO数据控制寄存器也进行相应的长度和块设置，应该是SCR比较特殊？只能用块FIFO传输；

cmd55

为了发送ACMD命令

ACMD51

前提：发送ACDM51之前把主机的SDIO数据控制寄存器也进行相应的长度和块设置；

目标：读取卡SCR寄存器；

   4.7.2章的详细命令描述

 

 响应R1略：

短响应，RESP1只有状态位32宽；

读取SCR需要进行FIFO读取：

 /*  因为fifo传输是按字节来传输，不像响应一样按照32位，字传输，所以FIFO：先传的是高字节进来像数组一样组成32位，组成一个字；所以最高字节在字的的前八位；
        然后四个字节组成一个字，再到下一个字；在列程序是这样操作；
 */    

CMD55

此时可以带参数RCA卡相对地址，表明下一条为ACMD外，还使用RCA表明那张卡操作；

ACMD6

读到SCR之后，进行判断宽位支持，支持就进行发送ACMD，带参数宽度，

ACMD6进行修改卡总线宽；

附上SCR寄存器，详细解析在2.0协议中的5.3章节中

主机使能宽度允许

SDIO_CLKCR寄存器中;

时钟供给配置

在SDIO_CLKCR寄存器中

SDIO_CK 频率 = SDIOCLK / [CLKDIV + 2]。

在stmf4手册看到框图SDIOCLK =APB2：

APB2是多少，可以从工程文件中的启动文件中找到，上电默认84M

stm32的一些技巧+小总结_qq_36658033的博客-CSDN博客

参考 APB2默认分频查找

SD卡传输模式流程

fpp数据传输模式时钟频率25M

 cmd3命令后进入传输模式，cmd0和cmd15都可以返回到卡识别模式；

• 发送cmd9获取卡的具体数据：块长度、存储容量、传输模式的状态；
• 发送cmd4：根据总线上卡的数量，数据传输频率，配置它们的DSR寄存器；同时频率从400k识别，到数据传输的25M；
• cmd7选中一张卡进入传输模式，带参数相对地址RCA，其他卡进入等待stand by状态；

各种数据传输模式的关系总结如下:2.0协议的4.3章节，略

读数据

读取数据分为单块和多块读；

单块读取

cmd17

目标：读取一个块；

 响应是R1，短响应返回32位宽状态，略；

实际操作

1、数据控制寄存器清零

2、判断上个命令的响应返回的卡状态，卡锁不可以读；

3、校验块大小数据，需要是2的幂

4、cmd16给卡设置块大小，并响应正确；

6、设置主机块大小

7、cmd17发送读取块命令，附带单元地址，512个字节一个单元

8.1轮询接收

•   8.1.0关中断，为了其他中断不影响
•   8.1.1 查询SIDO_STA寄存器的：上溢/CRC/超时/完成(标志)/起始位错误，进行循环查询，直到以上错误或者完成传输；
•   8.1.2 轮询接收半满状态，就接收8个字
•  知识点：SDIO的fifo宽为32，深度为32，也就是32个字FIFO，其中包括收发的。所以接收满是16个字；
•   8.1.3计数超时，接收设置超时，不接收时候计时减减；
•   8.1.4退出轮询后，错误状态解析，查询是否有fifo还有小于8字节的数据，有就接收；
• 开中断

8.2DMA接收

• 配置需要的中断  数据CRC失败 、数据超时 、数据块结束、结束上益、起始位错误
•  SDIO DMA使能 ，配置DMA，数据方向，数据块大小（接收的字数）等，
• 直到DMA数据块传输结束；或者超时；

多块读取

cmd18

目标：读取多个块，直到cmd12停止；

 实际操作

1、这与单块读取的实际操作的1-5都相同；校验长度不得超过SDIO数据长度寄存器的值；且长度为块大小的倍数

2、主机设置的块大小，以及块大小*块数的长度；

3、cmd18开始多块传输，带参数扇区地址(大容量卡一个单元512字节)，直到cmd12结束，

4.1轮询接收

•   4.1.0关中断，为了其他中断不影响
•   4.1.1 查询SIDO_STA寄存器的：上溢/CRC/超时/完成(标志)/起始位错误，进行循环查询，直到以上错误或者完成传输；
•   4.1.2 轮询接收半满状态，就接收8个字。
•  知识点：SDIO的fifo宽为32，深度为32，也就是32个字FIFO，其中包括收发的。所以接收满是16个字；
•   4.1.3计数超时，接收设置超时，不接收时候计时减减；
•   4.1.4退出轮询后，错误状态解析，查询是否有fifo还有小于8字节的数据，有就接收；
• 4.1.5数据完成标记位，和主机设置的长度参数有关；但是仍然在读数据，这时候需要cmd12命令停止读取；发送cmd12
• 开中断，清除sdio所有标志位；

5.1DMA传输

• 与单款读取操作一样，就是配置的dma长度参数==块*块数（即长度）
• SDIO中断函数中，加上如果SDIO传输完成，发送cmd12结束传输；以及需要正确响应；这里考虑，有没有不占用查询状态时间的CDM12响应；（命令响应接收中断）
• 附加：也可以考虑DMA完成中断之类的；

写数据

没有数据传输dat总线拉高；

块长度和RCA错误时读命令不能执行；

cmd13

目标：让卡进入发送状态

R1响应略

cmd24一个块传输

cmd25 多个块传输，直到cmd12命令后才停止

 R1响应略，R1中有返回的卡状态，详情在SD2.0协议中文手册的4.9章节

cmd12 次命令后多块传输才会停止

命令详情略；

单块写

实际操作

1、清空数据控制寄存器

2、清除状态机配置

3、判断锁卡状态，锁卡无法操作

4、校验块大小，应该为2的幂；设置发送cmd16，带参数块的大小，设置卡的块大小

5、发送cmd13使得卡进入发送状态，查卡状态，R1响应，取得卡的状态，直到非空闲状态，进入发送态

6、主机设置块大小，长度等；

7、轮询发送

   7.1 进入轮询   //数据块发送成功/下溢/CRC/超时/起始位错误  这些条件真则退出轮询体

   7.2查询传输FIFO没半空，至少可以写入8个字

   7.3 如果不够8个字，计算剩余的字长度，如果多出一个字节，字节，不是字，那么就增加一个发送字的长度；把数据送给发送fifo

     如果够8个字，那么就把8个字直接放到发送fifo中

8、DMA发送

• 配置需要的中断  数据CRC失败 、数据超时 、数据块结束、结束上益、起始位错误
•  SDIO DMA使能 ，配置DMA，数据方向，数据块大小（接收的字数）等，
• 直到DMA数据块传输结束；或者超时；

多块写

CMD23

带参数，块数量

目标：设置块数量；

CMD25

目标：开始多块传输

CMD12

中断有有cmd12指令停止传输

实际操作：

1、清空数据控制寄存器

2、清除状态机配置

3、判断锁卡状态，锁卡无法操作

4、校验块大小，应该为2的幂；设置发送cmd16，带参数块的大小，设置卡的块大小

5、CMD23、CMD25

6、主机设置块大小，长度等

7、轮询发送

• //下溢/CRC/数据结束/超时/起始位错误，退出轮询体
• 发送fifo不够8字发送。并且按照4字节送进一个FIFO，不够4字节的按照一个字，一个字送进fifo；
• 够8字，直接把8个放进fifo中；
• 超时计数

8、DMA发送

• 配置需要的中断  数据CRC失败 、数据超时 、数据块结束、结束上益、起始位错误
•  SDIO DMA使能 ，配置DMA，数据方向，数据块大小（接收的字数）等，
• 直到DMA数据块传输结束；传输完成中断，发送CMD12结束传输；
• 超时计数；