s3c2440的SD/MMC的应用
SD（全名为Secure Digital Memory Card，安全数码卡），是一种存储卡的标准，它被广泛地用于便携式设备上，如数码相机、个人数字助理（PDA）和多媒体播放器等。它的技术是基于MMC（MultiMedia Card）格式，因此SD兼容MMC。
s3c2440集成了SD控制器，可以方便地读写SD、MMC和对SDIO进行操作。在这里，我们只研究对SD/MMC的操作。
要想能够使s3c2440正确读写SD/MMC，就首先要清楚SD的规范协议，由于SD兼容MMC，所以两者的协议差别不大。SD的协议较为繁琐，下面只简略介绍最基本的内容：
对SD进行操作包括两个阶段：卡的识别和卡的数据传输。主机通过各种命令对SD进行操作，绝大多数命令都需要SD进行应答响应。在卡的识别阶段，用到的命令只有CMD1（得到主机的操作电压）、CMD2（得到卡的识别码）和CMD3（配置或得到卡的相对地址），其中也可以使用CMD0命令使卡进入空闲状态。CMD1只能用于MMC，SD要用ACMD41辅助命令。在正确配置完该阶段后，卡进入待机状态。在卡的数据传输阶段可以完成对卡内存地址的读写等操作。
卡内还配备了几个寄存器，主要有OCR寄存器，用于配置操作电压范围，使用命令CMD1可以获得；CID寄存器，用于得到卡的基本信息，使用命令CMD2或CMD10可以获得；CSD寄存器，用于提供卡特性信息，使用CMD9可以获得；RCA寄存器，保存卡的相对地址。另外在卡应答响应信息中，会包括卡的状态信息，主机可以利用该信息获知卡的各种状态，以便进一步操作。
s3c2440只要按照SD的协议去操作，就能正确读写SD。在初始化阶段，要配置SDICON寄存器以及负责传输频率的SDIPRE寄存器，并且还要等待一段时间，以保证初始化正确执行。在命令传输阶段，SDICmdArg寄存器负责传输命令参数，SDICmgCon寄存器负责传输命令索引值，通过SDICmdSta寄存器可以获知命令传输过程中的各种状态，命令的响应信息存储在SDIRSPn中。在数据传输阶段，SDIDTimer寄存器可以设置数据传输的超时时间，SDIBSize寄存器用于设置数据传输块的大小，寄存器SDIDatCon和SDIDatSta用于数据传输的控制和状态，而数据是通过SDIDAT寄存器利用内部的FIFO来进行传输的，其中寄存器SDIFSTA用于获知FIFO的各种状态。
下面就具体给出一个读写SD的测试实例。该段程序是先对SD进行写操作，然后再从SD中读取该组数据，检查写入的数据和读取的数据是否一致，其中我们利用UART来获知一些必要的传输状态。我们只用查询方式进行数据传输，并且使用的是块操作模式。该段程序是针对MMC所编写，并不适用于SD，但只需做少许改动（在设置相对地址的地方）就可以用于SD。
unsigned int *Tx_buffer;
unsigned int *Rx_buffer;
…… ……
void Main(void)
{
int i;
int tempSta;
int block=16; //传输数据块大小
char flag;
int response;
//UART0的基本配置
…… ……
//SDI端口配置
rGPEUP = 0xf83f; //SDCMD, SDDAT[3:0]上拉有效.
rGPECON = 0xaaa<<10; //SDCMD, SDDAT[3:0], SDCLK
//初始化SDI
rSDIPRE=124; //SDI初始阶段传输频率为400KHz
rSDICON=(3<<4)|1; //SDCLK为MMC类型，字节顺序为Type B，使能SDCLK输出
rSDIFSTA|=1<<16; //FIFO复位
rSDIBSIZE=0x200; //传输数据块大小为512字节(128字)
rSDIDTIMER=0x7fffff; //设置数据传输的超时时间
flag=1;
for(i=0;i<0x1000;i++)
; //等待74个SDCLK
//卡的识别阶段
//CMD0 GO_IDLE_STATE
rSDICARG=0x0; //设置CMD0参数为0
rSDICCON=(1<<8)|0x40; //无响应，开始传输CMD0，命令信息为命令索引值加0x40
//等待CMD0结束
tempSta=rSDICSTA; //读取命令状态寄存器
while((tempSta&0x800)!=0x800) //判断命令是否结束
tempSta=rSDICSTA; //没有结束，则继续等待
rSDICSTA=tempSta; //清命令状态
rSDICSTA=0xa00; //
//CMD1 CEND_OP_COND
for(i=0;i<200;i++)
{
rSDICARG=0xff8000; //CMD1参数：2.7V~3.6V
rSDICCON=(0x1<<9)|(0x1<<8)|0x41; //有响应，开始传输CMD1
//检查命令状态
tempSta=rSDICSTA;
while( !( ((tempSta&0x200)==0x200) | ((tempSta&0x400)==0x400) ))
tempSta=rSDICSTA; //检查命令传输是否结束或超时
if( (tempSta&0xf00) == 0xa00 ) //如果命令传输没有错误或超时
{
if((rSDIRSP0>>16)==0x80ff) //OCR内容正确，且不忙
{
rSDICSTA=0xa00; //清命令状态
break; //退出循环
}
}
}
if(i>190) //没有检测到MMC
{
flag=0; //清标志
while(!(rUTRSTAT0 & 0x2)) ;
rUTXH0=0x66; //向UART0发送信息，表示无MMC
rGPBDAT = ~0x1e0; //亮4个LED
}
else //检测到了MMC
{
rSDICSTA=0xa00; //清命令状态
//CMD2 ALL_SEND_CID
while(flag)
{
rSDICARG=0x0; //CMD2无需参数
rSDICCON=(0x1<<10)|(0x1<<9)|(0x1<<8)|0x42; //有128位长响应，开始传输CMD2
tempSta=rSDICSTA;
while(!(((tempSta&0x200)==0x200) | ((tempSta&0x400)==0x400)))
tempSta=rSDICSTA; //检查命令传输是否结束或超时
if( (tempSta&0x1f00) == 0xa00 ) //如果命令传输没有错误或超时
{
rSDICSTA=0xa00;
break; //退出循环体
}
rSDICSTA=0xF<<9;
}
//通过UART0输出MMC的CID信息，一共128位
//在这里得到的CID信息为15 00 00 30 30 30 30 30 30 11 F1 01 11 28 29 ED
while(!(rUTRSTAT0 & 0x2)) ;
rUTXH0=0xee;
response=rSDIRSP0;
while(!(rUTRSTAT0 & 0x2)) ;
rUTXH0=(char)(response>>24);
while(!(rUTRSTAT0 & 0x2)) ;
rUTXH0=(char)(response>>16);
while(!(rUTRSTAT0 & 0x2)) ;
rUTXH0=(char)(response>>8);
while(!(rUTRSTAT0 & 0x2)) ;
rUTXH0=(char)(response);
response=rSDIRSP1;
while(!(rUTRSTAT0 & 0x2)) ;
rUTXH0=(char)(response>>24);
while(!(rUTRSTAT0 & 0x2)) ;
rUTXH0=(char)(response>>16);
while(!(rUTRSTAT0 & 0x2)) ;
rUTXH0=(char)(response>>8);
while(!(rUTRSTAT0 & 0x2)) ;
rUTXH0=(char)(response);
response=rSDIRSP2;
while(!(rUTRSTAT0 & 0x2)) ;
rUTXH0=(char)(response>>24);
while(!(rUTRSTAT0 & 0x2)) ;
rUTXH0=(char)(response>>16);
while(!(rUTRSTAT0 & 0x2)) ;
rUTXH0=(char)(response>>8);
while(!(rUTRSTAT0 & 0x2)) ;
rUTXH0=(char)(response);
response=rSDIRSP3;
while(!(rUTRSTAT0 & 0x2)) ;
rUTXH0=(char)(response>>24);
while(!(rUTRSTAT0 & 0x2)) ;
rUTXH0=(char)(response>>16);
while(!(rUTRSTAT0 & 0x2)) ;
rUTXH0=(char)(response>>8);
while(!(rUTRSTAT0 & 0x2)) ;
rUTXH0=(char)(response);
//CMD3 SET_RELATIVE_ADDR，设置卡的相对地址
while(flag)
{
rSDICARG=1<<16; //设置CMD3参数，即相对地址，为1
rSDICCON=(0x1<<9)|(0x1<<8)|0x43; //等待响应，开始传输CMD3
tempSta=rSDICSTA;
while( !( ((tempSta&0x200)==0x200) | ((tempSta&0x400)==0x400) ))
tempSta=rSDICSTA;
if( (tempSta&0x1f00) == 0xa00 )
{
rSDICSTA=0xa00;
break;
}
rSDICSTA=0xF<<9;
}
//卡的数据传输阶段
rSDIPRE=2; //重新设置SDI的传输频率，约为16MHz
//CMD13 SEND_STATUS
//检查当前状态是否为待机状态，否则等待直到变为待机状态为止
while(flag)
{
rSDICARG=1<<16; //设置CMD13参数，即相对地址
rSDICCON= (0x1<<9)|(0x1<<8)|0x4d;
tempSta=rSDICSTA;
while( !( ((tempSta&0x200)==0x200) | ((tempSta&0x400)==0x400) ))
tempSta=rSDICSTA;
if( (tempSta&0x1f00) == 0xa00 )
{
rSDICSTA=0xa00;
if((rSDIRSP0 & 0x1e00)==0x600)
break;
}
rSDICSTA=0xF<<9;
}
//CMD7 SELECT/DESELECT_CARD，把当前状态从待机状态变为传输状态
while(flag)
{
rSDICARG=1<<16;
rSDICCON= (0x1<<9)|(0x1<<8)|0x47;
tempSta=rSDICSTA;
while( !( ((tempSta&0x200)==0x200) | ((tempSta&0x400)==0x400) ))
tempSta=rSDICSTA;
if( ((tempSta&0x1f00) == 0xa00) ) // Check no error and tranfro state
{
rSDICSTA=0xa00;
break;
}
rSDICSTA=0xF<<9;
}
//CMD13 SEND_STATUS
//检查当前状态是否为传输状态，否则等待直到变为传输状态为止
while(flag)
{
rSDICARG=1<<16;
rSDICCON= (0x1<<9)|(0x1<<8)|0x4d;
tempSta=rSDICSTA;
while( !( ((tempSta&0x200)==0x200) | ((tempSta&0x400)==0x400) ))
tempSta=rSDICSTA;
if( (tempSta&0x1f00) == 0xa00 )
{
rSDICSTA=0xa00;
if((rSDIRSP0 & 0x1e00)==0x800)
break;
}
rSDICSTA=0xF<<9;//clear all
}
//由于MMC是1位的总线宽，而系统默认就是1位总线宽，所以在这里无需改动数据总线宽度
//为数据的读写，准备缓存数组
Tx_buffer=(unsigned int *)0x31000000; //发送数组
for(i=0;i<2048;i++) //512（一块数据的字节数）×16（数据块）＝2048×4
*(Tx_buffer+i)=2*i+1; //写值
Rx_buffer=(unsigned int *)0x31800000; //接收数组
for(i=0;i<2048;i++)
*(Rx_buffer+i)=0; //清零
//写数据，查询方式
rSDIFSTA |= 1<<16; //FIFO复位
rSDIDCON=(2<<22)|(1<<20)|(1<<17)|(1<<14)|(3<<12)|(block<<0);//字、块发送
rSDICARG=0; //写入MMC的内存首地址
//CMD25 WRITE_MULTIPLE_BLOCK，多块写入命令
while(flag)
{
rSDICCON=(0x1<<9)|(0x1<<8)|0x59;
tempSta=rSDICSTA;
while( !( ((tempSta&0x200)==0x200) | ((tempSta&0x400)==0x400) ))
tempSta=rSDICSTA;
if( (tempSta&0x1f00) == 0xa00 )
{
rSDICSTA=0xa00;
break;
}
rSDICSTA=0xF<<9;
}
//写入MMC内存数据
i=0;
while(i<128*block)
{
//检查FIFO状态
tempSta=rSDIFSTA;
if((tempSta&0x2000)==0x2000) //FIFO没有满
{
rSDIDAT=*Tx_buffer++;
i++;
}
}
//判断数据是否发送正确
//检查数据状态
tempSta=rSDIDSTA;
while( !( ((tempSta&0x10)==0x10) | ((tempSta&0x20)==0x20) ))
tempSta=rSDIDSTA; //判断数据传输是否结束或超时
if( (tempSta&0xfc) != 0x10 ) //数据传输没有结束
{
rSDIDSTA=0xec; //清状态
while(!(rUTRSTAT0 & 0x2)) ;
rUTXH0=0x88; //向UART0发送一个信息，表示SDI的某种错误
flag=0; //清标志，结束SDI的传输
}
if(flag)
{
rSDIDCON=rSDIDCON&~(7<<12); //清数据传输
rSDIDSTA=0x10;
}
//CMD12 STOP_TRANSMISSION，结束传输，回到传输状态
while(flag)
{
rSDIDCON=(1<<18)|(1<<17)|(0<<16)|(1<<14)|(1<<12)|(block<<0);//忙检查
rSDICARG=0x0; //CMD12无参数
rSDICCON=(0x1<<9)|(0x1<<8)|0x4c;
tempSta=rSDICSTA;
while( !( ((tempSta&0x200)==0x200) | ((tempSta&0x400)==0x400) ))
tempSta=rSDICSTA;
if( (tempSta&0x1f00) == 0xa00 )
{
rSDICSTA=0xa00;
break;
}
rSDICSTA=0xF<<9;
}
//检查是否忙
if(flag)
{
tempSta=rSDIDSTA;
while( !( ((tempSta&0x08)==0x08) | ((tempSta&0x20)==0x20) ))
tempSta=rSDIDSTA;
if( (tempSta&0xfc) != 0x08 ) //数据传输不是正确结束
{
flag=0; //清标志，结束SDI传输
}
rSDIDSTA=0xf4;
}
//读取MMC内存数据
if(flag)
{
rSDIFSTA|=(1<<16); //FIFO复位
rSDIDCON=(2<<22)|(1<<19)|(1<<17)|(1<<14)|(2<<12)|(block<<0); //字、块接收
rSDICARG=0; //设置读取MMC的内存首地址，要与写入时的首地址一致
}
//CMD18 READ_MULTIPLE_BLOCK，多块读命令
while(flag)
{
rSDICCON=(0x1<<9)|(0x1<<8)|0x52;
tempSta=rSDICSTA;
while( !( ((tempSta&0x200)==0x200) | ((tempSta&0x400)==0x400) ))
tempSta=rSDICSTA;
if( (tempSta&0x1f00) == 0xa00 )
{
rSDICSTA=0xa00;
break;
}
rSDICSTA=0xF<<9;//clear all
}
if(flag)
{
i=0;
//读MMC内存
while(i<128*block)
{
if((rSDIDSTA&0x20)==0x20) //判断是否超时
{
rSDIDSTA=(0x1<<0x5); // 清状态
flag=0; //清标志，退出
break;
}
tempSta=rSDIFSTA;
if((tempSta&0x1000)==0x1000) //检查FIFO是否为空
{
*Rx_buffer++=rSDIDAT;
i++;
}
}
rSDIDCON=rSDIDCON&~(7<<12); //清数据传输
rSDIFSTA &= 0x200; //清FIFO
rSDIDSTA=0x10; // 清数据状态
}
//CMD12 STOP_TRANSMISSION，结束传输，回到传输状态
while(flag)
{
rSDICARG=0x0;
rSDICCON=(0x1<<9)|(0x1<<8)|0x4c;
tempSta=rSDICSTA;
while( !( ((tempSta&0x200)==0x200) | ((tempSta&0x400)==0x400) ))
tempSta=rSDICSTA;
if( (tempSta&0x1f00) == 0xa00 )
{
rSDICSTA=0xa00;
break;
}
rSDICSTA=0xF<<9;//clear all
}
if(flag)
{
//比较两个数组的内容
Tx_buffer=(unsigned int *)0x31000000;
Rx_buffer=(unsigned int *)0x31800000;
for(i=0;i<128*block;i++)
{
if(Rx_buffer[i] != Tx_buffer[i]) //有不相等的情况
{
while(!(rUTRSTAT0 & 0x2)) ;
rUTXH0=0x44; //向UART0发送一个信息，表示SDI的某种错误
break;
}
}
}
//CMD7 SELECT/DESELECT_CARD，把当前状态从传输状态变为待机状态
while(flag)
{
rSDICARG=0<<16; //不带参数
rSDICCON= (0x1<<8)|0x47; //无回复
tempSta=rSDICSTA;
if( (tempSta&0x800) != 0x800 )
{
rSDICSTA=0xa00;
break;
}
rSDICSTA=0xF<<9;
}
rSDICSTA=0x800; //结束SD
rSDIDCON=0;
rSDICSTA=0xffff;
if(flag)
rGPBDAT = ~0x60; //SD数据传输正确，亮2个LED
else
rGPBDAT =~0xe0; //SD数据传输失败，亮3个LED
}
while(1)
;
}