Linux内核之mmc子系统-sdio （1）

前言

SDIO卡

       SDIO卡是在SD内存卡接口的基础上发展起来的接口，SDIO接口兼容以前的SD内存卡，并且可以连接SDIO接口的设备，目前根据SDIO协议的SPEC，SDIO接口支持的设备总类有蓝牙，网卡，电视卡等。

       SDIO协议是由SD卡的协议演化升级而来的，很多地方保留了SD卡的读写协议，同时SDIO协议又在SD卡协议之上添加了CMD52和CMD53命令。由于这个，SDIO和SD卡规范间的一个重要区别是增加了低速标准，低速卡的目标应用是以最小的硬件开始来支持低速I/O能力。低速卡支持类似调制解调器,条形码扫描仪和GPS接收器等应用。高速卡支持网卡，电视卡还有“组合”卡等，组合卡指的是存储器+SDIO。

       SDIO和SD卡的SPEC间的又一个重要区别是增加了低速标准。SDIO卡只需要SPI和1位SD传输模式。低速卡的目标应用是以最小的硬件开支来支持低速I/O能力，低速卡支持类似MODEM，条形扫描仪和GPS接收器等应用。对组合卡来说，全速和4BIT操作对卡内存储器和SDIO部分都是强制要求的。

       在非组合卡的SDIO设备里，其最高速度要只有达到25M，而组合卡的最高速度同SD卡的最高速度一样，要高于25M。

 

SDIO总线

       SDIO总线和USB总线类似，SDIO总线也有两端，其中一端是主机（HOST）端，另一端是设备端（DEVICE），采用HOST- DEVICE这样的设计是为了简化DEVICE的设计，所有的通信都是由HOST端发出命令开始的。在DEVICE端只要能解溪HOST的命令，就可以同HOST进行通信了。

       SDIO的HOST可以连接多个DEVICE，如下图所示:

 

 

       这个是同SD的总线一样的,其中有如下的几种信号

1.       CLK信号:HOST给DEVICE的时钟信号.

2.       CMD信号：双向的信号，用于传送命令和反应。

3.       DAT0-DAT3 信号:四条用于传送的数据线。

4.       VDD信号:电源信号。

5.       VSS1，VSS2:电源地信号。

在SDIO总线定义中,DAT1信号线复用为中断线。在SDIO的1BIT模式下DAT0用来传输数据，DAT1用作中断线。在SDIO的4BIT模式下DAT0-DAT3用来传输数据，其中DAT1复用作中断线。

 

SDIO命令：

       SDIO总线上都是HOST端发起请求，然后DEVICE端回应请求。其中请求和回应中会数据信息。

1.       Command:用于开始传输的命令，是由HOST端发往DEVICE端的。其中命令是通过CMD信号线传送的。

2.       Response:回应是DEVICE返回的HOST的命令，作为Command的回应。也是通过

CMD线传送的。

3.       Data:数据是双向的传送的。可以设置为1线模式，也可以设置为4线模式。数据是通过DAT0-DAT3信号线传输的。

　　SDIO的每次操作都是由HOST在CMD线上发起一个CMD，对于有的CMD，DEVICE需要返回Response，有的则不需要。

       对于读命令，首先HOST会向DEVICE发送命令，紧接着DEVICE会返回一个握手信号，此时，当HOST收到回应的握手信号后，会将数据放在4位的数据线上，在传送数据的同时会跟随着CRC校验码。当整个读传送完毕后，HOST会再次发送一个命令，通知DEVICE操作完毕，DEVICE同时会返回一个响应。

       对于写命令，首先HOST会向DEVICE发送命令，紧接着DEVICE会返回一个握手信号，此时，当HOST收到回应的握手信号后，会将数据放在4位的数据线上，在传送数据的同时会跟随着CRC校验码。当整个写传送完毕后，HOST会再次发送一个命令，通知DEVICE操作完毕，DEVICE同时会返回一个响应。

 

SDIO的寄存器：

      SDIO卡的设备驱动80%的任务就是操作SDIO卡上的有关寄存器。SDIO卡最多允许有7个功能（function）,这个同其功能号是对应的（0～7）,每个功能都对应一个128K字节大小的寄存器，这个见下面的图。功能号之所以取值范围是1~7，而没有包含0，是因为功能0并不代表真正的功能，而代表CIA寄存器，即Common I/O Area，这个纪录着SDIO卡的一些基本信息和特性，并且可以改写这些寄存器。其中地址0x1000~0x17fff是SDIO卡的CIS区域，就是基本信息区域，Common Information Structure。初始化的时候读取并配对SDIO设备。

       这些寄存器的详细分区已经其对应的功能，在开发过程中都是需要仔细研读的，这些都在协议的SPEC中都有详细说明，这里就不在罗索了。 

 

CMD52命令：

SDIO设备为了和SD内存卡兼容，SD卡所有Command和Response完全兼容，同时加入了一些新的Command和Response。例如，初始化SD内存卡使用ACMD41，而SDIO卡设备则用CMD5通知DEVICE进行初始化。

但二者最重要的区别是，SDIO卡比SD内存卡多了CMD52和CMD53命令，这两个命令可以方便的访问某个功能的某个地址寄存器。

CMD52命令是IO_RW_DIRECT命令的简称，其命令格式如下

首先第一位为0,表明是起始位，第二位为传输方向，这里为1，代表方向为HOST向DEVICE设备传送，其后6位为命令号，这里是110100b，用十进制表示为52，CMD52的名字也由此而来。紧接着是读写标志位。

      然后是操作的功能号。也就是function　number。如果为0则指示为CCCR寄存器组。

       紧接着是寄存器地址，用17指示，由于功能寄存器有128K地址，17位正好能寻址。

       再下来8位Write data or Staff Bits的意思是说，如果当前为写操作，则为数据，否则8位为填充位。无意义。

       最后7位为CRC校验码。最后一位为结束位0。

       对于CMD52的Response是48位，命令格式如下：

 

       总结下，CMD52是由HOST发往DEVICE的，它必须有DEVICE返回来的Response。 CMD52不需要占用DAT线，读写的数据是通过CMD52或者Response来传送。每次CMD52只能读或者写一个byte．

 

CMD53命令：

CMD52每次只能读写一个字节，因为有了CMD53对读写进行了扩展，CMD53允许每次读写多个字节或者多个块(BLOCK)。CMD53的命令格式如下：

       第一位是1,为开始位，然后是一位方向位，总是1，代表方向为HOST向DEVICE设备传送，其后6位为命令号，这里是110101b，用十进制表示为53，CMD53的名字也由此而来。

       然后是1位的读写标志。接着是3位功能号，这个同CMD52都是相同的。Block　Mode如果1代表是块传输模式，否则为字节传输模式。

       OP Code为操作位，如果是0，代表数据往固定的位置读写，如果1代表是地质增量读写。例如，对地址0固定读写16个字节，相当于16次读写的地址0，而对地址0增量读写16个字节，相当于读写0~15地址的数据。

       然后是17位的地址寄存器，可以寻址到128K字节的地址，然后是9位的读写的计数，对于字节读取，读写大小就是这个计数，而对于块读写，读写的大小是计数乘以块的大小。

       随后的7位为CRC校验码。最后一位为1。

       当读写操作是块操作的时候，块的大小是可以通过设置FBR中的相关寄存器来设置。

       同CMD52命令不同的是，CMD53没有返回的命令的，这里判断是否DEVICE设备读写完毕是需要驱动里面自己判断的，一般有2个方法，1.设置相应的读写完毕中断。如果DEVICE设备读写完毕，则对HOST设备发送中断。2.HOST设备主动查询DEVICE设备是否读写完毕，可以通过CMD命令是否有返回来判断是否DEVICE是否读写完毕。

转自：http://blog.csdn.net/tanxs001/archive/2010/12/22/6091320.aspx