STM32 SDIO詳解

時間 2021-03-04

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一、SDIO簡介

SDIO，全稱：Secure Digital Input and Output，即安全數字輸入輸出接口。它是在SD卡接口的基礎上發展而來，它能夠兼容以前的SD卡，並能夠鏈接SDIO接口設備，好比：藍牙、WIFI、照相機等。git

SDIO和SD卡規範間的一個重要區別是增長了低速標準。低速卡的目標應用是以最小的硬件開支支持低速I/O能力。低速卡支持相似調制解調器、條碼掃描儀和GPS接收器等應用。github

STM32的SDIO控制器支持多媒體卡（MMC卡）、SD存儲卡、SDI/O卡和CE-ATA設備。安全

SDIO框圖app

復位後SDIO_D0用於數據傳輸。初始化後主機能夠改變數據總線的寬度（經過ACMD6命令設置）函數

若是一個多媒體卡接到了總線上，則SDIO_D0、SDIO_D[3:0]或SDIO_D[7:0]能夠用於數據傳輸。 ui

MMC版本V3.31和以前版本的協議只支持1位數據線，因此只能用SDIO_D0（爲了通用性考慮，在程序裏面咱們只要檢測到是MMC卡就設置爲1位總線數據）spa

0二、SDIO特色

①與多媒體卡系統規格書版本4.2全兼容。支持三種不一樣的數據總線模式：1位(默認)、4位和8位。命令行

②與較早的多媒體卡系統規格版本全兼容(向前兼容)。code

③與SD存儲卡規格版本2.0全兼容。blog

④與SDI/O卡規格版本2.0全兼容：支持兩種不一樣的數據總線模式：1位(默認)和4位。

⑤徹底支持CE-ATA功能(與CE-ATA數字協議版本1.1全兼容)。8位總線模式下數據傳輸速率可達48MHz。

⑥數據和命令輸出使能信號，用於控制外部雙向驅動器。

0三、SDIO時鐘

卡時鐘（SDIO_CK）：每一個時鐘週期在命令和數據線上傳輸1位命令或數據。對於SD或SD I/O卡，時鐘頻率能夠在0MHz至25MHz間變化。

SDIO適配器時鐘（SDIOCLK）：該時鐘用於驅動SDIO適配器，可用於產生SDIO_CK時鐘。SDIOCLK來自PLL48CK(48Mhz)。

APB2總線接口時鐘（PCLK2）：該時鐘用於驅動SDIO的APB2總線接口，其頻率爲PCLK2=84Mhz。

SDIO_CK計算公式：SDIO_CK=SDIOCLK/(2+CLKDIV)

注意：在SD卡初始化時，SDIO_CK不能夠超過400Khz，初始化完成後，能夠設置爲最大頻率（但不能夠超過SD卡最大操做頻率）

0四、SDIO的命令與響應

命令

SDIO的命令分爲：應用相關命令(ACMD)和通用命令(CMD)兩部分。發送ACMD時，需先發送CMD55。

SDIO全部的命令和響應都是在SDIO_CMD引腳上面傳輸的，命令長度固定爲48位，SDIO命令格式以下表所示：

其中：除了命令索引和參數須要咱們設置，其餘都是由SDIO硬件自動控制。命令索引（如CMD0，CMD1之類）由SDIO_CMD寄存器設置，命令參數則由SDIO_ARG寄存器設置

響應

通常SD卡在接收到命令行，都會有一個應答（CMD0例外），這個應答咱們也稱之爲響應。STM32的SDIO接口，支持2種響應類型：短響應(48位)和長響應(136位)

STM32 SDIO短響應（48位）格式以下表所示：

STM32 SDIO長響應（136位）格式以下表所示

不管是短響應仍是長響應，硬件都會自動濾除了起始位、傳輸位、CRC7以及結束位等信息，對於短響應，命令索引存放在SDIO_RESPCMD寄存器，參數則存放在SDIO_RESP1寄存器裏面。對於長響應，則僅留CID/CSD位域，存放在SDIO_RESP1~SDIO_RESP4等4個寄存器。

SD卡的響應

SD卡總共有6類響應（R一、R1b、R二、R三、R六、R7），咱們這裏以R1爲例簡單介紹一下。R1（普通響應命令）響應屬於短響應，其長度爲48位，以下表所示：

在收到R1響應後，咱們能夠從SDIO_RESPCMD寄存器和SDIO_RESP1寄存器分別讀出命令索引和卡狀態信息。關於其餘響應的介紹，請你們參考光盤:《SD卡2.0協議.pdf》

0五、SDIO塊數據傳輸

多數據塊讀操做

SDIO與SD卡通訊通常以數據塊的形式進行傳輸，SDIO(多)數據塊讀操做，以下圖所示

從機在收到主機相關命令後，開始發送數據塊給主機，全部數據塊都帶CRC校驗(由硬件自動處理)，單個數據塊讀的時候，在收到1個數據塊之後便可以中止了，不須要發送中止命令(CMD12).可是多塊數據讀的時候，SD卡將一直髮送數據給主機，直到接到主機發送的STOP命令(CMD12)

多數據塊寫操做

SDIO(多)數據塊寫操做，以下圖所示

數據塊寫操做同數據塊讀操做基本相似，只是數據塊寫的時候，多了一個繁忙判斷，新的數據塊必須在SD卡非繁忙的時候發送。這裏的繁忙信號由SD卡拉低SDIO_D0，以表示繁忙，SDIO硬件自動控制，不須要咱們軟件處理。

注意：當SDIO_CK頻率過快時，可能致使SD卡通訊失敗，此時，建議下降SDIO_CK試試。

0六、代碼

STM32的SDIO控制器驅動仍是很複雜的，ST提供了stm32f2x_sdio_sd.c驅動文件，咱們組要修改對應的GPIO驅動便可。

/**
  * @brief  Initializes the SD Card and put it into StandBy State (Ready for 
  *         data transfer).
  * @param  None
  * @retval None
  */
void SD_LowLevel_Init(void)
{
  GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
 
  /* GPIOC and GPIOD Periph clock enable */
  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOC | RCC_AHB1Periph_GPIOD | SD_DETECT_GPIO_CLK, ENABLE);
 
  GPIO_PinAFConfig(GPIOC, GPIO_PinSource8, GPIO_AF_SDIO);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOC, GPIO_PinSource9, GPIO_AF_SDIO);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOC, GPIO_PinSource10, GPIO_AF_SDIO);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOC, GPIO_PinSource11, GPIO_AF_SDIO);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOC, GPIO_PinSource12, GPIO_AF_SDIO);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOD, GPIO_PinSource2, GPIO_AF_SDIO);
 
  /* Configure PC.08, PC.09, PC.10, PC.11 pins: D0, D1, D2, D3 pins */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_25MHz;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
  GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
 
  /* Configure PD.02 CMD line */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
  GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);
 
  /* Configure PC.12 pin: CLK pin */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
  GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
  
  /*!< Configure SD_SPI_DETECT_PIN pin: SD Card detect pin */
  /*GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SD_DETECT_PIN;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
  GPIO_Init(SD_DETECT_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);*/
 
  /* Enable the SDIO APB2 Clock */
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SDIO, ENABLE);
 
  /* Enable the DMA2 Clock */
  RCC_AHB1PeriphClockCmd(SD_SDIO_DMA_CLK, ENABLE);
}

DMA等配置使用默認的便可。

咱們須要使用的函數接口有

SD_Error SD_Init(void);
SD_Error SD_Erase(uint32_t startaddr, uint32_t endaddr);
SD_Error SD_WriteBlock(uint8_t *writebuff, uint32_t WriteAddr, uint16_t BlockSize);
SD_Error SD_ReadBlock(uint8_t *readbuff, uint32_t ReadAddr, uint16_t BlockSize);

下載驗證

SDIO驅動和硬件PCB開源地址：

https://github.com/strongercjd/STM32F207VCT6

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