卡函数or1200基于simple-spi的SD卡驱动

每日一贴,天今的内容关键字为卡函数

        这篇blog来说说基于simple-spi这个ipcore编写spi模式的SD Card裸机的驱动程序，植移依附分不清什么SD卡啊，micro SD啊，miniSD，MMC，SDIO啊，SDHC啊等等一大堆的观点，天今抽了点时光百科和wiki扫盲去了，顺便把结总的贴出来，留自己后以回想~

        MMC：Multimedia Card（多媒体记忆卡），基于NAND-Flash技巧，衍生版有出RS-MMC（小尺寸的多媒体卡）、双电压小尺寸多媒体卡（DV-RS-MMC）。4.x准标引入升级版MMC plus，MMC4卡和RS-MMC4（移动式MMC，老式RS-MMC的盗窟），并且引入secureMMC准标

        SD：Secure Digital Memory Card，基于MMC卡格式展发而来，同样是NAND-Flash技巧，SD设备兼容MMC卡存取，而MMC设备不能存取SD卡（因为卡槽不一致，不能互插）。

        miniSD：个人解理是小型的SD卡，兼容SD卡，电器性属略微有点区分。

        microSD：原名Trans-flash Card（TF卡），04年名更microSD Card，比miniSD尺寸更小的SD卡。

        SDHC：Secure Digital High Capacity（高容量SD卡4G~32G），判定终了（本人机手用的也只microSD咧，SDHC用在什么方面？求释解），划定用使FAT32文件系统。

        SDIO：Secure Digital Input and Output Card（安全字数输入输出卡），在SD准标上定义的一种外设接口。（接口？我能不能解理成似类USB一样，不过就是把外设的接口做成SDIO，那有USB了为毛还要用这个接口，求大神释解）

    

        现在SD卡差不多代取完MMC卡了，不过SD的卡槽可以卡得进MMC，所以是兼容MMC的，也因为这样MMC卡，因为用MMC卡可以不交SD议协的税版，所以还在用，至于miniSD和microSD套进去插到SD卡槽就能够用了，SDHC没见过，释解不了了，SDIO的设备也没用过，可以去宝淘YY一下，SDIO接口的wifi，蓝牙等等的，但是比起USB接口的来得贵，大神，求释解啊，应用合场是什么？

        这界世貌似多好西东我不能够解理啊~除了坑爹还是坑爹~

    

        再说说那个作操接口和时序准标的问题

        （转一下wiki面下关于各种技巧比对的图，很然了目一）

    

    

        SD卡比起MMC多了2pins，都是用来做数据线的；

        miniSD比起SD又多了2pins，当初只做预留，没什么用途，其他和SD卡一样

        microSD比SD少了1pin？貌似比对我手上的那些原理图是少了个VSS？

        因为历史因原，SPI时序基本在这面里都市支撑，还有SD总线的1bit mode是支撑的，但是SD卡用于高速情况是一般我们择选是4bit mode，我自己是没用过SD总线的1 bit mode，平日我会择选跑高速数据择选SD总线的4 bit mode，低速跑SPI。

        有这个SD 1 bit mode为毛还要SPI mode咧？所以这个界世除了坑爹还是坑爹，但是像我们这些读过一点点书的人都道知：“存在就是理合”这个堡碉了的名言。

        1.你见过大部分SOC（特别是低端）成集SPI controller还是支撑SD Bus 和controller多

                2.写过SD卡驱动的友朋们处置CRC校验你耗资源多不多（件硬无CRC校验）

        3.SD的CMD线与DATA线之间有可能同时生产数据，对没有SD件硬模块的机主支撑起来难度较高（引用别人blog的原话）

        挑点重点来讲讲，也因为我只道知这么多了，见笑见笑！！！

    

        面下就是讲讲SD/MMC准标SPI时序的SD卡写读进程了，至于SD 4bit mode就先不细说了，后以有时光编写程序再发个blog~

        至于官方的SD specs我没怎么看过，太长了~心真看不动~google一下有没有别人结总过的验经了，就算把官方的specs翻译成中文也懒得看了~

        SD展发了这么多头年，官方结总的资料我认为比起看官方的spces来得际实很多，至于关于SD卡的资料推荐《ALIENTEK战舰STM32开发板》面里的盘光，这里绝对我不是托，只是友朋再用这款开发板，而面里整理好关于SD卡的资料我心真认为不错。

    

        到此，根据写好的基于simple-spi这个core的SD驱动，结总最简略的流程

    

        一、Initialize：

        1.开发板上电

        2.延时>74clocks

        3.写CMD0，复位SD卡

        4.写CMD8，检查版本

        5.写CMD58，查询OCR，获得卡供电情况

        6.写CMD1，激活卡

        7.8 clocks后，止禁SD的CS

    

         二，read block：

        1.写CMD17 

        2.等到R1格式的令命应答

        3.取读始起令牌0xFE

        4.读512 bytes

        5.弃丢2 bytes的CRC校验bytes

        6.8 clocks后，止禁SD的CS

    

        三、write block：

        1.写CMD24

        2.等到R1格式的令命应答

        3.插入干若clocks

        4.写始起令牌0xFE

        5.写512 bytes

        6.写2 bytes CRC校验bytes（dummy bytes）

        7.收接响应数据0x05

        8.8 clocks后，止禁SD的CS

    

        四、write blocks：

        1.写CMD25

        2.等到R1格式的令命应答

        3.取读始起令牌0xFC

        4.写512 bytes

        5.写2 bytes CRC校验bytes（dummy bytes）

        6.收接响应数据0x05

        7.等待SD card闲暇

        8.重复第2步

        至于关于SD卡的令命集google一下一大堆，解了一下经常使用的令命就OK啦，或者参看官方的SD specs 2.x的第7 chapter关于SPI Mode的述描，面里有关于令命集合时序图。

        空话不多了，关于SD的基础知识和SPI的作操释解到这里，至于友朋们还须要更多的SD的知识可以去wiki关于SD的详解。

        http://en.wikipedia.org/wiki/Secure_Digital

        面下就根据SD卡SPI的时序图和simple-spi这个core的spces来敲SD card的driver

        还是来讲讲编写好的simple-spi的几个封装函数先了，这些函数咧，是opencore区社的牛牛写好的，我就不另外自己去编了~省点力精~

        首先在高速写读SD卡的时候咧，用轮询方法比用断中方法去写读SD卡效率要高（真的吗？我自己没究研过），但是我轻信了这句话，所以没用断中去写SD的driver，所以这里仅仅绍介用到的API啦~

        这个驱动文件在u-boot/driver/spi中可以找到oc_simple_spi.c~

        至于对应的simple-spi的代码我用的是orpsocv2面里的，orpsocv2修改了simple-spi支撑slave的择选功能，这份驱动就是按照修过改的core编写的，上代码了~

    

        只贴出来用到的函数，体具参考simple-spi的specs把寄存器置配都略微看懂。

    

void 
spi_core_enable(int core)
{
  REG8((SPI_BASE_ADR[core] + SIMPLESPI_SPCR)) |= SIMPLESPI_SPCR_SPE;
}

void 
spi_core_disable(int core)
{
  REG8((SPI_BASE_ADR[core] + SIMPLESPI_SPCR)) &= ~SIMPLESPI_SPCR_SPE;
}

void 
spi_core_clock_setup(int core, char polarity, char phase, char rate,
			  char ext_rate)
{
  char spcr = REG8((SPI_BASE_ADR[core] + SIMPLESPI_SPCR));

  if (polarity)
    spcr |= SIMPLESPI_SPCR_CPOL;
  else
    spcr &= ~SIMPLESPI_SPCR_CPOL;

  if (phase)
    spcr |= SIMPLESPI_SPCR_CPHA;
  else
    spcr &= ~SIMPLESPI_SPCR_CPHA;

  spcr = (spcr & ~SIMPLESPI_SPCR_SPR) | (rate & SIMPLESPI_SPCR_SPR);

  REG8((SPI_BASE_ADR[core] + SIMPLESPI_SPCR)) = spcr;

  char sper = REG8((SPI_BASE_ADR[core] + SIMPLESPI_SPER));
  
  sper = (sper & ~SIMPLESPI_SPER_ESPR) | (ext_rate & SIMPLESPI_SPER_ESPR);

  REG8((SPI_BASE_ADR[core] + SIMPLESPI_SPER)) = sper;

}

// No decode on slave select lines, so assert correct bit to select slave
void 
spi_core_slave_select(int core, char slave_sel_dec)
{  
  REG8((SPI_BASE_ADR[core] + SIMPLESPI_SSPU)) = slave_sel_dec;
}

int 
spi_core_data_avail(int core)
{
  return !!!(REG8((SPI_BASE_ADR[core]+SIMPLESPI_SPSR))&SIMPLESPI_SPSR_RFEMPTY);
}

int 
spi_core_write_avail(int core)
{
  return !!!(REG8((SPI_BASE_ADR[core]+SIMPLESPI_SPSR))&SIMPLESPI_SPSR_WFFULL);
}

// Should call spi_core_write_avail() before calling this, we don't check
void 
spi_core_write_data(int core, char data)
{
  REG8((SPI_BASE_ADR[core] + SIMPLESPI_SPDR)) = data;
}

char 
spi_core_read_data(int core)
{
  return REG8((SPI_BASE_ADR[core] + SIMPLESPI_SPDR));
}

        然后略微解理用到的最平日的写读函数，就能够转到SD卡driver的编写了~驱动参考振南兄的znFAT里SD驱动流程编写

        好，第一个，reset进程函数SDReset()，对着时序图来谈话

    

        按照面下述描过的初始化流程，送74clocks，cs拉低，送令命CMD0（0x4000000095）,距离8*clock*n后，等待从设备的0x1应答，cs再次拉高

        必须注意的是，reset和初始化时时钟率速必须下降，至于率速降到多少貌似还没有定论，我初始化的时候时降到了300K阁下，貌似400K一下都可以作操。

unsigned char SDReset(void){		
	unsigned char times, temp, i;
	unsigned char pcmd[] = {0x40,0x00,0x00,0x00,0x00,0x95};	// CMD0

	// send SDCard 74 clocks
	spi_core_slave_select(SD, SDDisable);
	SetSDClockInitRate(SD);		// slow down sdcard clock speed
	for(i=0; i<0x0f; i++){		
		spi_write_ignore_read(SD, 0xff);	// 8*15 = 120 clocks
	}

	// send CMD0
	spi_core_slave_select(SD, SDEnable);
		
	times = 0;
	do{
		temp = SDWriteCmd(pcmd);
		times++;
		if(times == TRY_TIME){
			return INIT_CMD0_ERROR;
		}
	}while(temp!=0x01);

	spi_core_slave_select(SD, SDDisable);
	spi_write_ignore_read(SD, 0xff);
	
	return 0;
}

        初始化SD卡时序：cs拉低，送令命CMD0（0x41000000ff）,距离8*clock*n后，等待从设备的0x0应答，cs再次拉高

    

    
        初始化代码：

unsigned char SDInit(void){
	unsigned char times, temp;
	unsigned char pcmd[] = {0x41,0x40,0x00,0x00,0x00,0xff};

	spi_core_slave_select(SD, SDEnable);
	times = 0;
	do{
		temp = SDWriteCmd(pcmd);
		times++;
		if(times==TRY_TIME){
			return INIT_CMD1_ERROR;
		}
	}while(temp!=0x00);

	SetSDClockTransferRate(SD);		//set sdcrad clock as transfre clock
	spi_core_slave_select(SD, SDDisable);
	spi_write_ignore_read(SD, 0xff);
	return 0;
}

        至于CID和CSD的取读，程序里没有实现，有兴致的友朋可以根据CMD0和CMD1的时序自己敲个代码上去弥补完全

    

    每日一道理
人生是洁白的画纸，我们每个人就是手握各色笔的画师；人生也是一条看不到尽头的长路，我们每个人则是人生道路的远足者；人生还像是一块神奇的土地，我们每个人则是手握农具的耕耘者；但人生更像一本难懂的书，我们每个人则是孜孜不倦的读书郎。

    

    

        在认默情况下，SD卡的写读block巨细都是512bytes，所以就按照最平日的block巨细行进写读作操。

        block读作操：cs拉低，送令命CMD17（0x51000000ff）,距离8*clock*n后，等待从设备的0x0应答，再次距离距离8*clock*n，取读开始字节（0xfe），取读512bytes，弃丢2bytes的CRC，cs再次拉高

    

    

        写读一个section的代码：

unsigned char SDReadSector(unsigned long addr,unsigned char *buffer){
	unsigned char temp,times;
	unsigned char i;
	unsigned char pcmd[]={0x51,0x00,0x00,0x00,0x00,0xff};	// CMD17

	addr<<=9;
	pcmd[1]=addr>>24;
	pcmd[2]=addr>>16;
	pcmd[3]=addr>>8;
	pcmd[4]=addr;

	spi_core_slave_select(SD, SDEnable);
	times = 0;
	do{
		temp = SDWriteCmd(pcmd);
		times++;
		if(times==TRY_TIME){
			return READ_BLOCK_ERROR;
		}
	}while(temp!=0x00);
	
	// check if datas ready ,then recevie datas and two bytes CRC(ignored)
	do{
		temp = spi_read_ignore_write(SD);
	}while(temp!=0xfe);
	
	for(i=0; i<64; i++){
		*(buffer++) = spi_read_ignore_write(SD);
		*(buffer++) = spi_read_ignore_write(SD);
		*(buffer++) = spi_read_ignore_write(SD);
		*(buffer++) = spi_read_ignore_write(SD);
		*(buffer++) = spi_read_ignore_write(SD);
		*(buffer++) = spi_read_ignore_write(SD);
		*(buffer++) = spi_read_ignore_write(SD);
		*(buffer++) = spi_read_ignore_write(SD);
	}
	spi_read_ignore_write(SD);
	spi_read_ignore_write(SD);

	spi_core_slave_select(SD, SDDisable);
	spi_write_ignore_read(SD, 0xff);
	return 0;	
}

    

        block写作操：cs拉低，送令命CMD24（0x58000000ff）,距离8*clock*n后，等待从设备的0x0应答，再次距离距离8*clock*n，入写开始字节（0xfe），入写512bytes，写2bytes的dummy CRC，取读应答字节0x05，等待SD忙状态束结，cs再次拉高。

    

        写作操代码：

unsigned char SDWriteSector(unsigned long addr,unsigned char *buffer){
	unsigned char temp,times;
	unsigned char i;
	unsigned char pcmd[] = {0x58,0x00,0x00,0x00,0x00,0xff};	// CMD24

	addr<<=9;
	// *((unsigned long *)(pcmd+1))=addr;
	pcmd[1]=addr>>24;
	pcmd[2]=addr>>16;
	pcmd[3]=addr>>8;
	pcmd[4]=addr;

	spi_core_slave_select(SD, SDEnable);
	times = 0;
	do{
		temp = SDWriteCmd(pcmd);
		times++;
		if(times==TRY_TIME){
			return temp;
		}
	}while(temp!=0x00);

	// insert some clocks
	for(i=0; i<10; i++){
		spi_read_ignore_write(SD);
	}

	// write 512 bytes to SD Card ,and two bytes CRC(ignored)
	spi_write_ignore_read(SD, 0xfe);
	for(i=0; i<64; i++){
		spi_write_ignore_read(SD, *buffer++);
		spi_write_ignore_read(SD, *buffer++);
		spi_write_ignore_read(SD, *buffer++);
		spi_write_ignore_read(SD, *buffer++);
		spi_write_ignore_read(SD, *buffer++);
		spi_write_ignore_read(SD, *buffer++);
		spi_write_ignore_read(SD, *buffer++);
		spi_write_ignore_read(SD, *buffer++);
	}
	spi_write_ignore_read(SD, 0xff);
	spi_write_ignore_read(SD, 0xff);

	// check if datas have been written to SD Card
	temp = spi_read_ignore_write(SD);
	if((temp & 0x1F)!=0x05){
		spi_core_slave_select(SD, SDDisable);
		return WRITE_BLOCK_ERROR;
	}
	
	do{
		temp = spi_read_ignore_write(SD);
	}while(temp!=0xff);	
	
	spi_core_slave_select(SD, SDDisable);
	spi_write_ignore_read(SD, 0xff);
	return 0;
}

        对于多个blocks的连续写作操，直接参考代码吧，只是用连续写作操令命CMD18，令命的数参段位入写datas时的address，好吧，有了写作操进程连续写的进程也不难，上代码咯~

        连续写n个sections代码：

unsigned char SDWritenSector(unsigned long nsec,unsigned long addr,unsigned char *buffer){
	unsigned char temp,times;
	unsigned long i, j;
	unsigned char pcmd[] = {0x59,0x00,0x00,0x00,0x00,0xff};

	unsigned char *temp_buf = buffer;

	if(sd_ver==0x05 || !addr_mode) addr<<=9;
	pcmd[1]=addr>>24;
	pcmd[2]=addr>>16;
	pcmd[3]=addr>>8;
	pcmd[4]=addr;

	spi_core_slave_select(SD, SDEnable);

	times = 0;
	do{
		temp = SDWriteCmd(pcmd);
		times++;
		if(times==TRY_TIME){
			return temp;
		}
	}while(temp!=0x00);

	// insert some clocks
	for(i=0; i<10; i++){
		spi_read_ignore_write(SD);
	}

	// write datas to sections
	for(j=0; j<nsec; j++){	
		// write 512 bytes to SD Card ,and two bytes CRC(ignored)
		spi_write_ignore_read(SD, 0xfc);	
		for(i=0; i<64; i++){
			spi_write_ignore_read(SD, *buffer++);
			spi_write_ignore_read(SD, *buffer++);
			spi_write_ignore_read(SD, *buffer++);
			spi_write_ignore_read(SD, *buffer++);
			spi_write_ignore_read(SD, *buffer++);
			spi_write_ignore_read(SD, *buffer++);
			spi_write_ignore_read(SD, *buffer++);
			spi_write_ignore_read(SD, *buffer++);
		}
		spi_write_ignore_read(SD, 0xff);
		spi_write_ignore_read(SD, 0xff);
		
		// check if datas have been write to SD Card
		temp = spi_read_ignore_write(SD);
		if((temp & 0x1F)!=0x05){
			spi_core_slave_select(SD, SDDisable);
			return WRITE_BLOCK_ERROR;
		}
		while(spi_read_ignore_write(SD)!=0xff);
		buffer=temp_buf;	
	}

	spi_write_ignore_read(SD, 0xfd);
	while(spi_read_ignore_write(SD)!=0xff);
	spi_core_slave_select(SD, SDDisable);
	spi_write_ignore_read(SD, 0xff);
	return 0;	
}

        OK，到这里SD卡的驱动就基本可以用了，部全的码源的话可以有兴致的友朋邮件我，接下来就是还有一些用到的函数都讲讲吧。

        SD驱动的写读函数

void spi_write_ignore_read(int core, char dat){
	spi_core_write_data(core, dat);
  	while (!(spi_core_data_avail(core))); // Wait for the transaction (should generate a byte)
  	spi_core_read_data(core);
}

char spi_read_ignore_write(int core){
	spi_core_write_data(core, 0xff);
	while (!(spi_core_data_avail(core))); // Wait for the transaction (should generate a byte)
	return spi_core_read_data(core);
}

        Oc-simple-spi的初始化函数

void SpiCoreInit(int core){
	// disable spi core, and deselect sdcard
	spi_core_enable(core);
	spi_core_slave_select(core, SDDisable);

	// clear read buffer
	while (spi_core_data_avail(core)){
		spi_core_read_data(core);
	}

	// setup default clock = sysclk/128
	spi_core_clock_setup(core, 0, 0, 0x01, 0x02);

	// enable spi core
	spi_core_slave_select(core, SDEnable);
	spi_core_enable(core);
}

        Oc-simple-spi的时钟率速切换函数

void SetSDClockInitRate(int core){
	spi_core_disable(core);

	// set sdcard clock = sysclk/128
	spi_core_clock_setup(core, 0, 0, 0x01, 0x02);

	spi_core_enable(core);		
}

void SetSDClockTransferRate(int core){
	spi_core_disable(core);

	// set sdcard clock = sysclk/2
	spi_core_clock_setup(core, 0, 0, 0x00, 0x00);

	spi_core_enable(core);
}

    

        以上那些函数都和体具的oc-simple-spi core相干，可以参考这个core的specs来看

        SD驱动的初始化函数，这个函数用于下一节提到的在植移znFat时须要驳接的SD卡复位函数

unsigned char SDReady(void){	
	SDReset();
	SDCheckVersion();
	SDGetAddrMode();
	return SDInit();
}

        好，没了，驱动写到这里就OK了，下节根据znFat的植移教程植移这个文件系统

文章结束给大家分享下程序员的一些笑话语录： 开发时间
　　项目经理: 如果我再给你一个人,那可以什么时候可以完工?程序员: 3个月吧!项目经理: 那给两个呢?程序员: 1个月吧!
项目经理: 那100呢?程序员: 1年吧!
项目经理: 那10000呢?程序员: 那我将永远无法完成任务.