零死角玩转stm32-高级篇之SDIO

发表于 2021-6-29 23:54

1、SDIO（4bit + DMA、支持SDHC）

　　　1.1 实验描述及工程文件清单

实验描述:MicroSD卡(SDIO模式)测试实验，采用4bit数据线模式。没有跑文件系统，只是单纯地读block并将测试信息通过串口1在电脑的超级终端上打印出来。

硬件连接:MicroSD卡(SDIO模式)测试实验，采用4bit数据线模式。没有跑文件系统，只是单纯地读block并将测试信息通过串口1在电脑的超级终端上打印出来。

用到的库文件:startup/start_stm32f10x_hd.cCMSIS/core_cm3.cCMSIS/system_stm32f10x.cFWlib/stm32f10x_gpio.cFWlib/stm32f10x_rcc.cFWlib/stm32f10x_usart.cFWlib/ stm32f10x_sdio.cFWlib/ stm32f10x_dma.cFWlib/ misc.c

用户编写的文件:USER/main.cUSER/stm32f10x_it.cUSER/usart1.cUSER/ sdio_sdcard.c

发表于 2021-6-29 23:55

野火STM32开发板 MicroSD卡硬件原理图：

发表于 2021-6-29 23:55

　1.2 SDIO简介

野火STM32开发板的CPU ( STM32F103VET6 )具有一个SDIO接口。SD/SDIO/MMC主机接口可以支持MMC卡系统规范4.2版中的3个不同的数据总线模式：1位(默认)、4位和8位。在8位模式下，该接口可以使数据传输速率达到48MHz，该接口兼容SD存储卡规范2.0版。SDIO存储卡规范2.0版支持两种数据总线模式：1位(默认)和4位。

目前的芯片版本只能一次支持一个SD/SDIO/MMC 4.2版的卡，但可以同时支持多个MMC 4.1版或之前版本的卡。除了SD/SDIO/MMC，这个接口完全与CE-ATA数字协议版本1.1兼容。

发表于 2021-6-29 23:56

1.3 SD协议

大多数人原来没有了解过SD协议，又看到SDIO的驱动有2000多行，感觉无从下手。所以野火重新写了这个文档进行详细的解释，帮助大家更快地跨过这道槛。

附资料：《Simplified_Physical_Layer_Spec.pdf》，这个资料包含了SDIO协议中SD存储卡的部分。

下面野火结合STM32的SDIO，分析SD协议，让大家对它先有个大概了解，更具体的说明在代码中展开。

发表于 2021-6-29 23:57

一．从SDIO的时钟说起。

SDIO_CK时钟是通过PC12引脚连接到SD卡的，是SDIO接口与SD卡用于同步的时钟。

SDIO选配器挂载到AHB总线上，通过HCLK二分频输入到适配器得到SDIO_CK的时钟，这时SDIO_CK = HCLK/（2+CLKDIV）。其中CLKDIV是SDIO_CLK(寄存器)中的CLKDIV位。

另外，SDIO_CK也可以由SDIOCLK通过设置bypass模式直接得到，这时SDIO_CK = SDIOCLK=HCLK。

发表于 2021-6-29 23:57

通过下面的库函数来配置时钟：

SDIO_Init(&SDIO_InitStructure);

对SD卡的操作一般是大吞吐量的数据传输，所以采用DMA来提高效率，SDIO采用的是DMA2中的通道4。在数据传输的时候SDIO可向DMA发出请求。

发表于 2021-6-29 23:58

二．讲解SDIO的命令、数据传输方式。

SDIO的所有命令及命令响应，都是通过SDIO-CMD引脚来传输的。

发表于 2021-6-29 23:59

命令只能由host即STM32的SDIO控制器发出。SDIO协议把命令分成了11种，包括基本命令，读写命令还有ACMD系列命令等。其中，在发送ACMD命令前，要先向卡发送编号为CMD55的命令。

发表于 2021-6-29 23:59

参照下面的命令格式图，其中的start bit，transmission bit ，crc7，endbit，都是由STM32中的SDIO硬件完成，我们在软件上配置的时候只需要设置command index和命令参数argument。Command index就是命令索引（编号），如CMD0，CMD1…被编号成0，1...。有的命令会包含参数，读命令的地址参数等，这个参数被存放在argument段。

发表于 2021-6-30 10:12

SDIO没有问题，主要是文件系统，不好弄呀。哈哈！

发表于 2021-6-30 16:28

可以通过下面的函数来配置、发送命令：

SDIO_SendCommand(&SDIO_CmdInitStructure); //发送命令

发表于 2021-6-30 16:32

SD卡对host的各种命令的回复称为响应，除了CMD0命令外，SD卡在接收到命令都会返回一个响应。对于不同的命令，会有不同的响应格式，共7种，分为长响应型（136bit）和短响应型（48bit）。以下图，响应6（R6）为例：

发表于 2021-6-30 16:33

SDIO通过CMD接收到响应后，硬件去除头尾的信息，把command index 保存到SDIO_RESPCMD寄存器，把argument field内容保存存储到SDIO_RESPx寄存器中。这两个值可以分别通过下面的库函数得到。

发表于 2021-6-30 16:34

SDIO_GetCommandResponse(); //卡返回接收到的命令

发表于 2021-6-30 16:34

SDIO_GetResponse(SDIO_RESP1); //卡返回的argument field内容

发表于 2021-6-30 16:42

数据写入，读取。请看下面的写数据时序图，在软件上，我们要处理的只是读忙。另外，我们的实验中用的是Micro SD卡，有4条数据线，默认的时候SDIO采用1条数据线的传输方式，更改为4条数据线模式要通过向卡发送命令来更改。

发表于 2021-6-30 16:43

发表于 2021-6-30 16:44

三．卡的种类。

STM32的SDIO支持SD存储卡，SD I/O卡，MMC卡。

发表于 2021-6-30 16:44

其中SDI/O卡与SD存储卡是有区别的，SDI/O卡实际上就是利用SDIO接口的一些模块，插入SD的插槽中，扩展设备的功能，如：SDI/O wifi, SDI/O cmos相机等。而SD存储卡就是我们平时常见的单纯用于存储数据的卡。

发表于 2021-6-30 16:45

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