NUC970 SD卡驱动(SDIO)

发表于 2021-6-7 18:47

在读取SD卡的R2长响应折腾了不少时间，原因是必须开启DMA，不开启DMA，R2响应将不会传输到SDIO的FIFO中，将SDIO接口与STM32保持一致，并兼容应用层SDIO_SDCARD驱动。

寄存器地址

//SDIO========================================================================================================
#define SDIO_BUFF_BASE                (0xB000C000)       //寄存器基址
#define SDIO_DMA_BASE                (0xB000C000+0x400)    //寄存器基址
#define SDIO_BASE                (0xB000C000+0x800)    //寄存器基址

typedef struct
{
vu8 Buff[128]; //SD主机嵌入式缓冲区
}SDIO_BUFF_TypeDef;

typedef struct
{
vu32 CTL; //SD主机DMA控制和状态寄存器
u32 Reserved1;
vu32 SA; //SD主机DMA传输起始地址寄存器
vu32 BCNT; //SD主机DMA传输字节计数寄存器
vu32 INTEN; //SD主机DMA中断使能寄存器
vu32 INTSTS; //SD主机DMA中断状态寄存器
}SDIO_DMA_TypeDef;

typedef struct
{
vu32 GCTL; //SD主机全局控制和状态寄存器
vu32 GINTEN; //SD主机全局中断控制寄存器
vu32 GINTSTS; //SD主机全局中断状态寄存器
u32 Reserved1[5];
vu32 CTL; //SD主机控制和状态寄存器
vu32 ARG; //SD主机命令参数寄存器
vu32 INTEN; //SD主机中断允许寄存器
vu32 INTSTS; //SD主机中断状态寄存器
vu32 RESP0; //SD主机接收响应令牌寄存器0
vu32 RESP1; //SD主机接收响应令牌寄存器1
vu32 BLEN; //SD主机块长度寄存器
vu32 TMOUT; //SD主机响应/数据输入超时寄存器
vu32 ECTL; //SD主机扩展控制寄存器
}SDIO_TypeDef;

#define SDIO_BUFF                   ((SDIO_BUFF_TypeDef *) SDIO_BUFF_BASE)
#define SDIO_DMA                        ((SDIO_DMA_TypeDef *) SDIO_DMA_BASE)
#define SDIO                   ((SDIO_TypeDef *) SDIO_BASE)

发表于 2021-6-7 18:48

//SDIO.c

/*************************************************************************************************************
* 文件名: sdio.c
* 功能: NUC970 sdio驱动
* 作者: cp1300@139.com
* 创建时间: 2020-09-04
* 最后修改时间: 2020-09-04
* 详细:
*************************************************************************************************************/
#include "nuc970_system.h"
#include "sdio.h"
#include "sdio_const.h"

__inline u32 SDIO_GetResp1CardStatu(void);//获取R1响应的卡状态数据

#define SDIO_DelayUS(x) Delay_US(x)
#define SDIO_TIMEOUT_US (100*1000) //SDIO软件延时

/*************************************************************************************************************************
* 函数 : bool SDIO_Init(void)
* 功能 : SDIO接口初始化
* 参数 : 无
* 返回 : TRUE:初始化成功；FALSE:初始化失败;
* 依赖 : 底层宏定义
* 作者 : cp1300@139.com
* 时间 : 2020-09-04
* 最后修改时间 : 2020-09-04
* 说明 : 默认会选择 SD host port 0
*************************************************************************************************************************/
bool SDIO_Init(void)
{
//SDIO时钟选择，使用CPU时钟，CPU使用的是UPLL，300MHz
u32 tempreg = SYS_REG_TYPE(REG_CLK_DIVCTL9);

SYS_DeviceClockEnable(DEV_SDIO, TRUE); //使能时钟
SYS_DeviceReset(DEV_RESET_SDIO); //复位外设

tempreg &= ~(0xFFFF); //清除掉之前的设置
tempreg |= 3 << 3; //时钟源选择UPLL 0x0:XIN;0x2:APLL;0x3:UPLL
tempreg |= 2 << 0; //PLL时钟分频（2+1），输出100MHz
tempreg |= SDIO_CLK_400K << 8; //SDH_N分频系数+1, 390KHz
SYS_REG_TYPE(REG_CLK_DIVCTL9) = tempreg;
Delay_US(100);
SDIO->GCTL = 1; //关闭并复位SDIO
nop;nop;
SDIO->GCTL |= BIT1; //使能SDIO-不使能无法设置寄存器
nop;nop;

//SDIO寄存器设置
SDIO->GINTEN = 0; //关闭DMA中断
SDIO->GINTSTS = 1; //清除DMA错误中断
SDIO->CTL = SDIO_CTL_SW_RST; //数据1bit模式；复位内部状态机；
while(SDIO->CTL & SDIO_CTL_SW_RST);
SDIO->CTL = (0x09u<<24) | (1<<16); //设置默认配置
SDIO->INTEN = 0; //中断全部关闭
SDIO_SetDataTransBlockSize(SDIO_DataBlockSize_512B); //默认块大小：512字节
SDIO_SetDataTransTimeOut(0xFFFFFF); //SDIO传输数据超时设置-设置为非常大，直接由应用程序来决定超时
SDIO_SetBusWide(SDIO_BusWide_1b); //SDIO设置总线宽度
SDIO_SetPower(TRUE); //SDIO电源控制-使能
SDIO_DMA->CTL = BIT1; //DMA复位，不启动分散加载功能
while(SDIO_DMA->CTL & BIT1);
SDIO_DMA->INTEN = 0; //关闭DMA中断
SDIO_DMA->CTL |= BIT0; //使能DMA-2020-09-12折腾几天发现，此处必须开启DMA，否则R2响应的数据无法被接收

return TRUE;
}

发表于 2021-6-7 18:49

/*************************************************************************************************************************
* 函数 : bool SDIO_SetOut74Clock(void)
* 功能 : SDIO输出74个时钟
* 参数 : 无
* 返回 : TRUE:成功；FALSE:失败
* 依赖 : 底层宏定义
* 作者 : cp1300@139.com
* 时间 : 2020-09-12
* 最后修改时间 : 2020-09-12
* 说明 :
*************************************************************************************************************************/
bool SDIO_SetOut74Clock(void)
{
u32 timeout = SDIO_TIMEOUT_US;//读等待超时计数器

SDIO->CTL |= BIT5; //SDIO输出74个时钟，用于初始化SD卡，等待SD卡上电稳定
while(SDIO->CTL & BIT5)
{
timeout --;
Delay_US(1);
}
if(timeout == 0)
{
SDIO->CTL |= SDIO_CTL_SW_RST; //复位SDIO控制器
return FALSE;
}

return TRUE;
}

发表于 2021-6-7 18:49

/*************************************************************************************************************************
* 函数 : void SDIO_SetClockSpeed(SDIO_CLOCK_SPEED ClkSpeed)
* 功能 : SDIO设置时钟速度
* 参数 : ClkSpeed：时钟速度，见SDIO_CLOCK_SPEED
* 返回 : 无
* 依赖 : 底层宏定义
* 作者 : cp1300@139.com
* 时间 : 2020-09-04
* 最后修改时间 : 2020-09-04
* 说明 :
*************************************************************************************************************************/
void SDIO_SetClockSpeed(SDIO_CLOCK_SPEED ClkSpeed)
{
u32 tempreg = SYS_REG_TYPE(REG_CLK_DIVCTL9);

tempreg &= ~(0xFF << 8); //清除掉之前的设置
tempreg |= (ClkSpeed & 0xff) << 8; //SDH_N分频系数+1
SYS_REG_TYPE(REG_CLK_DIVCTL9) = tempreg;
Delay_US(10);
}

发表于 2021-6-7 18:50

/*************************************************************************************************************************
* 函数 : u8 SDIO_GetPortSelect(void)
* 功能 : 获取当前选择的port(0-1)
* 参数 : 无
* 返回 : 通道0-1
* 依赖 : 底层宏定义
* 作者 : cp1300@139.com
* 时间 : 2020-09-04
* 最后修改时间 : 2020-09-04
* 说明 :
*************************************************************************************************************************/
u8 SDIO_GetPortSelect(void)
{
if(SDIO->CTL & BIT29) return 1;
else return 0;
}

发表于 2021-6-7 18:51

/*************************************************************************************************************************
* 函数 : void SDIO_SetPortSelect(u8 port)
* 功能 : 设置SDIO当前port(0-1)
* 参数 : 通道0-1
* 返回 : 无
* 依赖 : 底层宏定义
* 作者 : cp1300@139.com
* 时间 : 2020-09-04
* 最后修改时间 : 2020-09-04
* 说明 :
*************************************************************************************************************************/
void SDIO_SetPortSelect(u8 port)
{
if(port) SDIO->CTL |= BIT29;
else SDIO->CTL &= ~BIT29;
}

发表于 2021-6-7 18:52

/*************************************************************************************************************************
* 函数 : void SDIO_SetBusWide(SDIO_BUS_WIDE BusWide)
* 功能 : SDIO设置总线宽度
* 参数 : BusWide：总线宽度，见SDIO_BUS_WIDE
* 返回 : 无
* 依赖 : 底层宏定义
* 作者 : cp1300@139.com
* 时间 : 2020-09-04
* 最后修改时间 : 2020-09-04
* 说明 :
*************************************************************************************************************************/
void SDIO_SetBusWide(SDIO_BUS_WIDE BusWide)
{
if(BusWide == SDIO_BusWide_1b)
{
SDIO->CTL &= ~BIT15; //设置为1bit模式
}
else
{
SDIO->CTL |= BIT15; //设置为4bit模式
}
}

发表于 2021-6-7 18:54

/*************************************************************************************************************************
* 函数 : SDIO_BUS_WIDE SDIO_GetBusWide(void)
* 功能 : 获取SDIO设置的总线宽度
* 参数 : 无
* 返回 : 总线宽度，见SDIO_BUS_WIDE
* 依赖 : 底层宏定义
* 作者 : cp1300@139.com
* 时间 : 2020-09-04
* 最后修改时间 : 2020-09-04
* 说明 : 可以获取当前端口的总线宽度
*************************************************************************************************************************/
SDIO_BUS_WIDE SDIO_GetBusWide(void)
{
if(SDIO->CTL & BIT15) return SDIO_BusWide_4b;
else return SDIO_BusWide_1b;
}

发表于 2021-6-7 18:55

/*************************************************************************************************************************
*函数       : void SDIO_SendCommand(u8 CmdIndex,u32 CmdArg,SDIO_WAIT_RESP WaitResp)
*功能       : SDIO发送一个命令
*参数       : CmdIdx:指令索引;CmdArg:命令参数;WaitResp:响应类型
*返回       : 无
*依赖       : 底层宏定义
*作者       : cp1300@139.com
*时间       : 2020-09-04
*最后修改时间: 2020-09-04
*说明       : 响应类型
SDIO_Response_No          无应答
SDIO_Response_Short       短应答
SDIO_Response_Long       长应答
此单片机只区分有应答还是无应答
*************************************************************************************************************************/
void SDIO_SendCommand(u8 CmdIndex, u32 CmdArg, SDIO_WAIT_RESP WaitResp)
{
u32 tmpreg;

//先确保之前的命令都执行完成了，如果存在超时的，请清除掉
while(SDIO->CTL & (BIT5 | BIT6 | 0X1F))
{
SDIO->CTL |= BIT14; //SW_RESET
SYS_DelayMS(1);
}

SDIO->ARG = CmdArg; //参数

tmpreg = SDIO->CTL;
tmpreg &= ~(0X3F << 8); //清除命令
tmpreg |= (CmdIndex&0X3F) << 8; //设置新的命令index
if(SDIO_Response_Long == WaitResp) //长响应R2
{
tmpreg |= SDIO_CTL_R2IEN_Msk; //使能R2应答
}
else if(SDIO_Response_Short == WaitResp) //短响应R1
{
tmpreg |= SDIO_CTL_RIEN_Msk; //使能R1应答
}
    tmpreg |= SDIO_CTL_COEN_Msk; //使能命令发送
//清除所有标志
SDIO->INTSTS = SDIO->INTSTS; //清除中断状态
SDIO->CTL = tmpreg; //写入，执行
}

发表于 2021-6-7 18:56

/*************************************************************************************************************************
* 函数 : void SDIO_SetPower(bool isPowerUp)
* 功能 : SDIO电源控制
* 参数 : isPowerUp：TRUE:通电，为卡提供时钟；FALSE:掉电，停止时钟
* 返回 : 无
* 依赖 : 底层宏定义
* 作者 : cp1300@139.com
* 时间 : 2020-09-04
* 最后修改时间 : 2020-09-04
* 说明 :
*************************************************************************************************************************/
void SDIO_SetPower(bool isPowerUp)
{

if(isPowerUp)
{
SDIO->ECTL |= 1<<(SDIO_GetPortSelect()&0x1); //通电
}
else
{
SDIO->ECTL &= ~(1<<(SDIO_GetPortSelect()&0x1));//掉电
}
}

发表于 2021-6-7 18:57

/*************************************************************************************************************************
* 函数 : void SDIO_SetPowerSaving(bool isSaving)
* 功能 : SDIO节能模式开关
* 参数 : isSaving：TRUE:仅在总线激活时使能 SDIO_CK；FALSE:始终使能 SDIO_CK 时钟
* 返回 : 无
* 依赖 : 底层宏定义
* 作者 : cp1300@139.com
* 时间 : 2020-09-04
* 最后修改时间 : 2020-09-04
* 说明 : 要实现节能模式，可在总线空闲时通过将 CLK_KEEP1 置 0来禁止 SDIO_CK 时钟输出
*************************************************************************************************************************/
void SDIO_SetPowerSaving(bool isSaving)
{
if(isSaving)
{
SDIO->CTL &= ~BIT31; //使能节能模式
}
else
{
SDIO->CTL |= BIT31; //关闭节能模式
}
}

发表于 2021-6-7 18:58

/*************************************************************************************************************************
* 函数 : void SDIO_StartDataTrans(bool isRead)
* 功能 : SDIO开始数据传输
* 参数 : isRead:是否是读取
* 返回 : 无
* 依赖 : 底层宏定义
* 作者 : cp1300@139.com
* 时间 : 2020-09-04
* 最后修改时间 : 2020-09-04
* 说明 : 数据传输必须首先写入到数据计时器寄存器和数据长度寄存器，然后才写入到数据控制寄存器。
对于 SDIO 多字节传输，数据长度寄存器中的值必须在 1 到 512 之间。
*************************************************************************************************************************/
void SDIO_StartDataTrans(bool isRead)
{
SDIO->INTSTS = SDIO->INTSTS; //清除中断状态
if(isRead) //读取方向
{
SDIO->CTL |= BIT2;
}
else //发送方向
{
SDIO->CTL |= BIT3;
}
}

发表于 2021-6-7 18:59

/*************************************************************************************************************************
* 函数 : void SDIO_SetAndStartDataTrans(u8 *pDataBuff, bool isEnableReadData, SDIO_DataBlockSize SDIOBlockSize, u32 TransDataLen)
* 功能 : 设置SDIO并开始准备数据传输
* 参数 : pDataBuff：传输的数据缓冲区；isEnableReadData：是否为读取数据；SDIOBlockSize：SDIO传输块大小；TransDataLen：传输数据长度
* 返回 : 无
* 依赖 : 底层宏定义
* 作者 : cp1300@139.com
* 时间 : 2020-09-04
* 最后修改时间 : 2020-09-04
* 说明 : 数据传输必须首先写入到数据计时器寄存器和数据长度寄存器，然后才写入到数据控制寄存器。
对于 SDIO 多字节传输，数据长度寄存器中的值必须在 1 到 512 之间。
会使能DMA传输
*************************************************************************************************************************/
void SDIO_SetAndStartDataTrans(u8 *pDataBuff, bool isEnableReadData, SDIO_DataBlockSize SDIOBlockSize, u32 TransDataLen)
{
//初始化DMA
SDIO_DMA->SA = (u32)pDataBuff; //设置DMA数据传输地址
//SDIO传输数据块大小设置
SDIO_SetDataTransBlockSize(SDIOBlockSize); //设置传输块大小
//SDIO传输数据长度
SDIO_SetDataTransLength(TransDataLen);

SDIO->INTSTS = SDIO->INTSTS; //清除中断状态
//数据读取方向
if(isEnableReadData) //读数据，卡到控制器
{
SDIO->CTL |= BIT2;
}
else //写数据，控制器到卡
{
SDIO->CTL |= BIT3;
}
}

发表于 2021-6-7 19:00

/*************************************************************************************************************************
* 函数 : void SDIO_ClearDataTrans(void)
* 功能 : SDIO清除数据传输
* 参数 :
* 返回 : 无
* 依赖 : 底层宏定义
* 作者 : cp1300@139.com
* 时间 : 2020-09-04
* 最后修改时间 : 2020-09-04
* 说明 : 手册上说无需清除DTEN,但是实际使用发现DTEN并不会被清除。
*************************************************************************************************************************/
void SDIO_ClearDataTrans(void)
{
u32 timeout = SDIO_TIMEOUT_US;//读等待超时计数器

if(SDIO->CTL & (SDIO_CTL_DOEN_Msk | SDIO_CTL_DIEN_Msk)) //之前的数据传输未完成
{
SDIO->CTL |= SDIO_CTL_SW_RST; //SW_RESET
while(SDIO->CTL & SDIO_CTL_SW_RST)
{
timeout --;
Delay_US(1);
}
if(timeout == 0)
{
DEBUG("复位SDIO命令失败\r\n");
}
}
if((SDIO_DMA->INTSTS & 0x03) || (SDIO_DMA->CTL & BIT9)) //传输出错,或者DMA还在忙
{
SDIO_DMA->INTSTS = 0x03; //清除错误

timeout = SDIO_TIMEOUT_US; //读等待超时计数器
SDIO_DMA->CTL |= BIT1; //复位DMA，会清除DMA相关配置寄存器
while(SDIO_DMA->CTL & BIT1)
{
timeout --;
Delay_US(1);
}
if(timeout == 0)
{
DEBUG("复位SDIO DMA失败\r\n");
}
}
}

发表于 2021-6-7 19:01

/*************************************************************************************************************************
* 函数 : void SDIO_SetDataTransTimeOut(u32 DataIimeOut)
* 功能 : SDIO传输数据超时设置
* 参数 : DataIimeOut:数据超时计数，以总线周期为准
* 返回 : 无
* 依赖 : 底层宏定义
* 作者 : cp1300@139.com
* 时间 : 2020-09-04
* 最后修改时间 : 2020-09-04
* 说明 :
*************************************************************************************************************************/
void SDIO_SetDataTransTimeOut(u32 DataIimeOut)
{
SDIO->TMOUT = DataIimeOut; //以卡总线时钟周期表示的数据超时周期。
}

发表于 2021-6-7 19:02

/*************************************************************************************************************************
* 函数 : void SDIO_SetDataTransBlockSize(SDIO_DataBlockSize DataBlockSize)
* 功能 : SDIO传输数据块大小设置
* 参数 : DataBlockSize:块大小
* 返回 : 无
* 依赖 : 底层宏定义
* 作者 : cp1300@139.com
* 时间 : 2020-09-04
* 最后修改时间 : 2020-09-04
* 说明 :
*************************************************************************************************************************/
void SDIO_SetDataTransBlockSize(SDIO_DataBlockSize DataBlockSize)
{
SDIO->BLEN = DataBlockSize & 0X7FF;
}

发表于 2021-6-7 19:03

/*************************************************************************************************************************
* 函数 : void SDIO_SetDataTransAddr(u32 Addr)
* 功能 : SDIO要传输的数据地址
* 参数 : Addr：要传输的数据地址
* 返回 : 无
* 依赖 : 底层宏定义
* 作者 : cp1300@139.com
* 时间 : 2020-09-12
* 最后修改时间 : 2020-09-12
* 说明 :
*************************************************************************************************************************/
void SDIO_SetDataTransAddr(u32 Addr)
{
SDIO_DMA->SA = Addr;
}

发表于 2021-6-7 19:04

/*************************************************************************************************************************
* 函数 : void SDIO_SetDataTransLength(u32 DataLen)
* 功能 : SDIO传输数据长度
* 参数 : DataLen：传输数据长度（必须为块大小的整数倍）
* 返回 : 无
* 依赖 : 底层宏定义
* 作者 : cp1300@139.com
* 时间 : 2020-09-04
* 最后修改时间 : 2020-09-04
* 说明 : 对于块数据传输，数据长度寄存器中的值必须是块大小的倍数（请参见 SDIO_DCTRL）。数据传输必须首先写入到数据计时器寄存器和数据长度寄存器，然后才写入到数据控制寄存器。
对于 SDIO 多字节传输，数据长度寄存器中的值必须在 1 到 512 之间。
块大小为512字节时，最大传输512*255=130560B，最小512字节。
*************************************************************************************************************************/
void SDIO_SetDataTransLength(u32 DataLen)
{
u32 BlockByteSize = (SDIO->BLEN&0x7FF)+1; //当前设置的块字节大小
u32 tempreg;

DataLen /= BlockByteSize; //转换为要传输的快
if(DataLen == 0)
{
DEBUG("传输大小不足一块，无法开始传输！\r\n");
return; //如果传输数量不足一块，则直接退出
}
else if(DataLen > 255)
{
DEBUG("最多一次传输255个块，超出范围了%d！\r\n", DataLen);
DataLen = 255;
}

tempreg = SDIO->CTL;
tempreg &= ~(0xFF<<16); //清除块设置
tempreg |= DataLen << 16;
SDIO->CTL = tempreg;
}

发表于 2021-6-7 19:05

/*************************************************************************************************************************
* 函数 : void SDIO_GetResponse(SDIO_RESP_TYPE RespIndex, u32 *pRespData)
* 功能 : 获取返回响应状态
* 参数 : RespIndex：见SDIO_RESP_TYPE;pRespData:响应数据缓冲区
* 返回 : 无
* 依赖 : 底层宏定义
* 作者 : cp1300@139.com
* 时间 : 2020-09-04
* 最后修改时间 : 2020-09-12
* 说明 : 短响应需要1个字；长响应需要4个字的缓冲区
短响应：u32[0] 卡状态 [31:0]
长响应：u32[0] 卡状态 [127:96];[1]:卡状态 [95:64];[2]:卡状态 [63:32];[3]:卡状态 [31:1]0b
NUC970 的SDH返回的长响应去掉了最低8位，并且最高字节在前面，最前面固定为0x3F(去掉)从第二字节开始，但是最低16bit都是0
*************************************************************************************************************************/
void SDIO_GetResponse(SDIO_RESP_TYPE RespIndex, u32 *pRespData)
{
switch(RespIndex)
{
case SDIO_RESP_Short:
{
pRespData[0] = SDIO_GetResp1CardStatu(); //获取R1响应的卡状态数据;
}break;
case SDIO_RESP_Long:
{
u8 i;

//只会响应16字节，但是最前面字节是无效的固定为0x3F，也就是缺少一字节有效响应
for(i = 0;i < 4;i ++)
{
pRespData = SDIO_BUFF->Buff[1+i*4+0];
pRespData <<= 8;
pRespData |= SDIO_BUFF->Buff[1+i*4+1];
pRespData <<= 8;
pRespData |= SDIO_BUFF->Buff[1+i*4+2];
pRespData <<= 8;
pRespData |= SDIO_BUFF->Buff[1+i*4+3];
}
pRespData[3] &= 0xFFFFFF00;

}break;
default:break;
}
}

发表于 2021-6-7 19:06

/*************************************************************************************************************************
* 函数 : SDIO_Error SDIO_CmdError(void)
* 功能 : 获取指令执行状态(无响应)
* 参数 : 无
* 返回 : SDIO_Error
* 依赖 : 底层宏定义
* 作者 : cp1300@139.com
* 时间 : 2020-09-04
* 最后修改时间 : 2020-09-04
* 说明 : 无响应，只要命令发送完成了就退出
*************************************************************************************************************************/
SDIO_Error SDIO_CmdError(void)
{
SDIO_Error Status = SDIO_OK;

u32 timeout=SDIO_TIMEOUT_US;

while (timeout)
{
timeout--;
if((SDIO->CTL & SDIO_CTL_COEN_Msk) == 0) break; //命令发送完成了
SDIO_DelayUS(1);
}
if(timeout==0)
{
SDIO->CTL |= SDIO_CTL_SW_RST; //复位SDIO控制器
return SDIO_CMD_RSP_TIMEOUT;
}

//清除所有标志
SDIO->INTSTS = SDIO->INTSTS;

return Status;
}

[牛人杂谈] NUC970 SD卡驱动(SDIO)

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