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[研电赛技术支持] 【GD32F303红枫派使用手册】第二十三讲 SDIO-SD卡读写实验

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 楼主| 聚沃科技 发表于 2024-6-23 10:59 | 显示全部楼层 |阅读模式
sd, SD卡读写, SD卡, IO, GD32F303
红枫派首图.png
23.1 实验内容
通过本实验主要学习以下内容：
• SDIO操作原理
• SD卡读写实现
23.2 实验原理
SD卡是一种主要以Nand Flash作为存储介质，具有体积小、数据传输速度快以及支持热插拔的优点。如今，已被广泛应用于数码相机、便携式移动设备以及手机等多种设备中。SD卡的驱动一般有SPI接口或SDIO接口，本例程介绍使用GD32F303的SDIO接口驱动SD卡的实现。
23.2.1 SD卡基础知识
SD卡:secure digital memory card是一种安全存储器件。属性是快闪存储器（flash eeprom），功能用来存储数据。
图片5.png
SD卡虽然是薄薄的一片，但是它并不是一个整体，而是由大量的集成电路组成。SD卡的内部结构如下图所示，主要由信号端子，接口控制器和存储区组成。
图片6.png
SD卡主要有两种模式，SD模式和SPI模式。不同模式下，接口定义不同。下面是SD卡的引脚。
图片7.png
两种模式的接口定义如下
图片8.png
SD模式中，主要由VCC(电源)，VSS(GND)，CLK（时钟，由主控提供)，CMD(命令)，DAT0-3(数据输入输出)，由6线制组成进行通信。SPI模式，主要采用4线制通信，除了电源地外，由MISO，MOSI，CLK，CS组成。下面简单介绍SD模式的操作。
要驱动SD卡工作，主要涉及两个步骤。第一个步骤是SD卡的识别过程。第二个步骤是对SD卡进行读写过程，即主机控制器和SD卡之间进行数据传输的过程。
要使SD卡能正常工作，一是要给SD卡供给稳定的电压，二是要SD卡按用户规定的方式工作。这两项工作的实现，都是主机控制器通过给SD卡发送控制命令来实现的。
主机（SDIO控制器）要驱动SD卡工作，要使用许多的命令，包括应用层命令ACMD 和 通用命令 CMD. 主机（SDIO控制器）把命令发送给SD卡，SD卡会作出回应，这里的回应叫做响应，响应命令分为6类，分别是R1、R1b、R2、R3、R6、R7。主机（SDIO控制器）给SD卡发送命令之后，SD卡会作出响应，响应中包含主机（SDIO控制器）需要的数据，这些数据有SD的信息，容量，和存储数据等等。上面已经提到了，SD卡工作，主要是识别和数据传输，它的识别过程有些复杂，写代码的时候，可以参考协议给的初始化流程图。数据传输包括读和写，单字节和多字节读写。下两节描述识别初始化流程图和数据读写时序图。
1、读写数据的时序图
SDIO与SD卡通信一般以数据块的形式进行传输，SDIO(多)数据块读操作，如下图所示。
图片9.png
SDIO(多)数据块写操作，如下图所示。
图片10.png
2、命令格式
SDIO所有的命令和响应都是在SDIO_CMD引脚上面传输的，命令长度固定为48位，SDIO命令格式如下表所示。
图片11.png
3、寄存器
SDIO控制器的寄存器，主要设置SDIO控制器和命令的索引与参数。SD卡有5个寄存器CID,RCA,CSD,SCR.OCR。SD卡的信息从SD卡寄存器中获取。
SD卡正常工作，就是根据SD卡初始化流程图，发送命令，收到回复，直到流程结束。传输数据，也是根据读写时序图，将要发送的数据放进命令中发送出去。
23.2.2 SDIO模块原理
SDIO为安全的数字输入输出接口，可以用于驱动SD卡、EMMC等，主要特征如下：
◼ MMC： 与多媒体卡系统规格书 V4.2 及之前的版本全兼容。有三种不同的数据总线模式：1 位(默认)、 4 位和 8 位；
◼ SD 卡： 与SD 存储卡规格版本2.0 全兼容；
◼ SD I/O： 与 SD I/O 卡规格版本 2.0 全兼容，有两种不同的数据总线模式： 1 位(默认)和4位；
◼ CE-ATA： 与 CE-ATA 数字协议版本 1.1 全兼容；
◼ 48MHz 数据传输频率和8 位数据传输模式；
◼ 中断和 DMA 请求；
◼ 完成信号使能和失能(CE-ATA)。  
SDIO模块结构框图如下所示。主要包含两大部分：SDIO 适配器：由控制单元、命令单元和数据单元组成，控制单元管理时钟信号，命令单元管理命令的传输，数据单元管理数据的传输；AHB 接口：包括通过 AHB 总线访问的寄存器、用于数据传输的 FIFO 单元以及产生中断和DMA 请求信号。  
图片12.png
SDIO模块可以实现对SD卡的完全驱动以及协议的实现，包括命令、响应等相关操作，本例程实现使用SDIO驱动SD卡初始化以及读写测试等相关操作，具体实现可以参考GD32F303用户手册以及代码解析等。
23.3 硬件设计
SD卡相关硬件电路如下图所示，实验板上具有SD卡卡座，信号线上有四根数据线，一根CMD命令线以及一根CLK时钟线，所有信号线通过10K电阻进行上拉，电源地信号线具有10uf以及100nf电容，SD卡插入时，金属接触点朝下插入。
图片13.png
23.4 代码解析
23.4.1 SDIO初始化配置函数
SDIO初始化配置在sd_io_init（）函数中，其中包括sd_init()初始化、sd_card_information_get（）SD卡信息获取、sd_card_select_deselect（）SD卡选择、sd_cardstatus_get（）SD卡状态获取、sd_bus_mode_config（）SD卡总线宽度配置以及sd_transfer_mode_config（）SD卡通信模式配置，历程中选择了4线查询模式。
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  1. C
    

  2. sd_error_enum sd_io_init(void)
    

  3. {
    

  4.     sd_error_enum status = SD_OK;
    

  5.     uint32_t cardstate = 0;
    

  6.     status = sd_init();
    

  7.     if(SD_OK == status){
    

  8.         status = sd_card_information_get(&sd_cardinfo);
    

  9.     }
    

  10.     if(SD_OK == status){
    

  11.         status = sd_card_select_deselect(sd_cardinfo.card_rca);
    

  12.     }
    

  13.     status = sd_cardstatus_get(&cardstate);
    

  14.     if(cardstate & 0x02000000){
    

  15.      //   printf("\r\n the card is locked!");
    

  16.         while (1){
    

  17.         }
    

  18.     }
    

  19.     if ((SD_OK == status) && (!(cardstate & 0x02000000)))
    

  20.     {
    

  21.         /* set bus mode */
    

  22.         status = sd_bus_mode_config(SDIO_BUSMODE_4BIT);
    

  23. //        status = sd_bus_mode_config( SDIO_BUSMODE_1BIT );
    

  24.     }
    

  25.     if (SD_OK == status)
    

  26.     {
    

  27.         /* set data transfer mode */
    

  28. //        status = sd_transfer_mode_config( SD_DMA_MODE );
    

  29.         status = sd_transfer_mode_config( SD_POLLING_MODE );
    

  30.     }
    

  31.     return status;
    

  32. }
23.4.2 获取SD卡信息函数
获取SD卡信息的函数如下所示，card_info_get（）。
复制
  1. C
    

  2. void card_info_get(void)
    

  3. {
    

  4.     uint8_t sd_spec, sd_spec3, sd_spec4, sd_security;
    

  5.     uint32_t block_count, block_size;
    

  6.     uint16_t temp_ccc;
    

  7.     //printf("\r\n Card information:");
    

  8.     sd_spec = (sd_scr[1] & 0x0F000000) >> 24;
    

  9.     sd_spec3 = (sd_scr[1] & 0x00008000) >> 15;
    

  10.     sd_spec4 = (sd_scr[1] & 0x00000400) >> 10;
    

  11.     if(2 == sd_spec)
    

  12.     {
    

  13.         if(1 == sd_spec3)
    

  14.         {
    

  15.             if(1 == sd_spec4) 
    

  16.             {
    

  17.                // printf("\r\n## Card version 4.xx ##");
    

  18.             }
    

  19.             else 
    

  20.             {
    

  21.               //  printf("\r\n## Card version 3.0x ##");
    

  22.             }
    

  23.         }
    

  24.         else 
    

  25.         {
    

  26.            // printf("\r\n## Card version 2.00 ##");
    

  27.         }
    

  28.     }
    

  29.     else if(1 == sd_spec) 
    

  30.     {
    

  31.        // printf("\r\n## Card version 1.10 ##");
    

  32.     }
    

  33.     else if(0 == sd_spec) 
    

  34.     {
    

  35.        // printf("\r\n## Card version 1.0x ##");
    

  36.     }
    

  37.     
    

  38.     sd_security = (sd_scr[1] & 0x00700000) >> 20;
    

  39.     if(2 == sd_security) 
    

  40.     {
    

  41.       //  printf("\r\n## SDSC card ##");
    

  42.     }
    

  43.     else if(3 == sd_security) 
    

  44.     {   
    

  45.        // printf("\r\n## SDHC card ##");
    

  46.     }
    

  47.     else if(4 == sd_security) 
    

  48.     {
    

  49.        // printf("\r\n## SDXC card ##");
    

  50.     }
    

  51.     
    

  52.     block_count = (sd_cardinfo.card_csd.c_size + 1)*1024;
    

  53.     block_size = 512;
    

  54. //    printf("\r\n## Device size is %dKB ##", sd_card_capacity_get());
    

  55. //    printf("\r\n## Block size is %dB ##", block_size);
    

  56. //    printf("\r\n## Block count is %d ##", block_count);
    

  57.     
    

  58.     if(sd_cardinfo.card_csd.read_bl_partial){
    

  59.       //  printf("\r\n## Partial blocks for read allowed ##" );
    

  60.     }
    

  61.     if(sd_cardinfo.card_csd.write_bl_partial){
    

  62.        // printf("\r\n## Partial blocks for write allowed ##" );
    

  63.     }
    

  64.     temp_ccc = sd_cardinfo.card_csd.ccc;
    

  65.     //printf("\r\n## CardCommandClasses is: %x ##", temp_ccc);
    

  66.     if((SD_CCC_BLOCK_READ & temp_ccc) && (SD_CCC_BLOCK_WRITE & temp_ccc)){
    

  67.       //  printf("\r\n## Block operation supported ##");
    

  68.     }
    

  69.     if(SD_CCC_ERASE & temp_ccc){
    

  70.       //  printf("\r\n## Erase supported ##");
    

  71.     }
    

  72.     if(SD_CCC_WRITE_PROTECTION & temp_ccc){
    

  73.       //  printf("\r\n## Write protection supported ##");
    

  74.     }
    

  75.     if(SD_CCC_LOCK_CARD & temp_ccc){
    

  76.      //   printf("\r\n## Lock unlock supported ##");
    

  77.     }
    

  78.     if(SD_CCC_APPLICATION_SPECIFIC & temp_ccc){
    

  79.      //   printf("\r\n## Application specific supported ##");
    

  80.     }
    

  81.     if(SD_CCC_IO_MODE & temp_ccc){
    

  82.       //  printf("\r\n## I/O mode supported ##");
    

  83.     }
    

  84.     if(SD_CCC_SWITCH & temp_ccc){
    

  85.       //  printf("\r\n## Switch function supported ##");
    

  86.     }
    

  87. }
23.4.3 SD卡数据块写入函数
SD卡数据块写入函数如下所示，通过该函数可实现SD卡数据块的数据写入。
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  1. C
    

  2. sd_error_enum sd_block_write(uint32_t *pwritebuffer, uint32_t writeaddr, uint16_t blocksize)
    

  3. {
    

  4.     /* initialize the variables */
    

  5.     sd_error_enum status = SD_OK;
    

  6.     uint8_t cardstate = 0;
    

  7.     uint32_t count = 0, align = 0, datablksize = SDIO_DATABLOCKSIZE_1BYTE, *ptempbuff = pwritebuffer;
    

  8.     uint32_t transbytes = 0, restwords = 0, response = 0;
    

  9.     __IO uint32_t timeout = 0;
    

  10.     
    

  11.     if(NULL == pwritebuffer){
    

  12.         status = SD_PARAMETER_INVALID;
    

  13.         return status;
    

  14.     }
    

  15.     
    

  16.     transerror = SD_OK;
    

  17.     transend = 0;
    

  18.     totalnumber_bytes = 0;
    

  19.     /* clear all DSM configuration */
    

  20.     sdio_data_config(0, 0, SDIO_DATABLOCKSIZE_1BYTE);
    

  21.     sdio_data_transfer_config(SDIO_TRANSMODE_BLOCK, SDIO_TRANSDIRECTION_TOCARD);
    

  22.     sdio_dsm_disable();
    

  23.     sdio_dma_disable();
    

  24.     
    

  25.     /* check whether the card is locked */
    

  26.     if(sdio_response_get(SDIO_RESPONSE0) & SD_CARDSTATE_LOCKED){
    

  27.         status = SD_LOCK_UNLOCK_FAILED;
    

  28.         return status;
    

  29.     }
    

  30.     
    

  31.     /* blocksize is fixed in 512B for SDHC card */
    

  32.     if(SDIO_HIGH_CAPACITY_SD_CARD == cardtype){
    

  33.         blocksize = 512;
    

  34.         writeaddr /= 512;
    

  35.     }
    

  36.     
    

  37.     align = blocksize & (blocksize - 1);
    

  38.     if((blocksize > 0) && (blocksize <= 2048) && (0 == align)){
    

  39.         datablksize = sd_datablocksize_get(blocksize);
    

  40.         /* send CMD16(SET_BLOCKLEN) to set the block length */
    

  41.         sdio_command_response_config(SD_CMD_SET_BLOCKLEN, (uint32_t)blocksize, SDIO_RESPONSETYPE_SHORT);
    

  42.         sdio_wait_type_set(SDIO_WAITTYPE_NO);
    

  43.         sdio_csm_enable();
    

  44.         
    

  45.         /* check if some error occurs */
    

  46.         status = r1_error_check(SD_CMD_SET_BLOCKLEN);
    

  47.         if(SD_OK != status){
    

  48.             return status;
    

  49.         }
    

  50.     }else{
    

  51.         status = SD_PARAMETER_INVALID;
    

  52.         return status;
    

  53.     }
    

  54.     
    

  55.     /* send CMD13(SEND_STATUS), addressed card sends its status registers */
    

  56.     sdio_command_response_config(SD_CMD_SEND_STATUS, (uint32_t)sd_rca << SD_RCA_SHIFT, SDIO_RESPONSETYPE_SHORT);
    

  57.     sdio_wait_type_set(SDIO_WAITTYPE_NO);
    

  58.     sdio_csm_enable();
    

  59.     /* check if some error occurs */
    

  60.     status = r1_error_check(SD_CMD_SEND_STATUS);
    

  61.     if(SD_OK != status){
    

  62.         return status;
    

  63.     }
    

  64.     
    

  65.     response = sdio_response_get(SDIO_RESPONSE0);
    

  66.     timeout = 100000;
    


  67. 

  68.     while((0 == (response & SD_R1_READY_FOR_DATA)) && (timeout > 0)){
    

  69.         /* continue to send CMD13 to polling the state of card until buffer empty or timeout */
    

  70.         --timeout;
    

  71.         /* send CMD13(SEND_STATUS), addressed card sends its status registers */
    

  72.         sdio_command_response_config(SD_CMD_SEND_STATUS, (uint32_t)sd_rca << SD_RCA_SHIFT, SDIO_RESPONSETYPE_SHORT);
    

  73.         sdio_wait_type_set(SDIO_WAITTYPE_NO);
    

  74.         sdio_csm_enable();
    

  75.         /* check if some error occurs */
    

  76.         status = r1_error_check(SD_CMD_SEND_STATUS);
    

  77.         if(SD_OK != status){
    

  78.             return status;
    

  79.         }
    

  80.         response = sdio_response_get(SDIO_RESPONSE0);
    

  81.     }
    

  82.     if(0 == timeout){
    

  83.         return SD_ERROR;
    

  84.     }
    

  85.     
    

  86.     /* send CMD24(WRITE_BLOCK) to write a block */
    

  87.     sdio_command_response_config(SD_CMD_WRITE_BLOCK, writeaddr, SDIO_RESPONSETYPE_SHORT);
    

  88.     sdio_wait_type_set(SDIO_WAITTYPE_NO);
    

  89.     sdio_csm_enable();
    

  90.     /* check if some error occurs */
    

  91.     status = r1_error_check(SD_CMD_WRITE_BLOCK);
    

  92.     if(SD_OK != status){
    

  93.         return status;
    

  94.     }
    

  95.     
    

  96.     stopcondition = 0;
    

  97.     totalnumber_bytes = blocksize;
    

  98.     
    

  99.     /* configure the SDIO data transmission */
    

  100.     sdio_data_config(SD_DATATIMEOUT, totalnumber_bytes, datablksize);
    

  101.     sdio_data_transfer_config(SDIO_TRANSMODE_BLOCK, SDIO_TRANSDIRECTION_TOCARD);
    

  102.     sdio_dsm_enable();
    

  103.     
    

  104.     if(SD_POLLING_MODE == transmode){
    

  105.         /* polling mode */
    

  106.         while(!sdio_flag_get(SDIO_FLAG_DTCRCERR | SDIO_FLAG_DTTMOUT | SDIO_FLAG_TXURE | SDIO_FLAG_DTBLKEND | SDIO_FLAG_STBITE)){
    

  107.             if(RESET != sdio_flag_get(SDIO_FLAG_TFH)){
    

  108.                 /* at least 8 words can be written into the FIFO */
    

  109.                 if((totalnumber_bytes - transbytes) < SD_FIFOHALF_BYTES){
    

  110.                     restwords = (totalnumber_bytes - transbytes)/4 + (((totalnumber_bytes - transbytes)%4 == 0) ? 0 : 1);
    

  111.                     for(count = 0; count < restwords; count++){
    

  112.                         sdio_data_write(*ptempbuff);
    

  113.                         ++ptempbuff;
    

  114.                         transbytes += 4;
    

  115.                     }
    

  116.                 }else{
    

  117.                     for(count = 0; count < SD_FIFOHALF_WORDS; count++){
    

  118.                         sdio_data_write(*(ptempbuff + count));
    

  119.                     }
    

  120.                     /* 8 words(32 bytes) has been transferred */
    

  121.                     ptempbuff += SD_FIFOHALF_WORDS;
    

  122.                     transbytes += SD_FIFOHALF_BYTES;
    

  123.                 }
    

  124.             }
    

  125.         }
    

  126.         
    

  127.         /* whether some error occurs and return it */
    

  128.         if(RESET != sdio_flag_get(SDIO_FLAG_DTCRCERR)){
    

  129.             status = SD_DATA_CRC_ERROR;
    

  130.             sdio_flag_clear(SDIO_FLAG_DTCRCERR);
    

  131.             return status;
    

  132.         }else if(RESET != sdio_flag_get(SDIO_FLAG_DTTMOUT)){
    

  133.             status = SD_DATA_TIMEOUT;
    

  134.             sdio_flag_clear(SDIO_FLAG_DTTMOUT);
    

  135.             return status;
    

  136.         }else if(RESET != sdio_flag_get(SDIO_FLAG_TXURE)){
    

  137.             status = SD_TX_UNDERRUN_ERROR;
    

  138.             sdio_flag_clear(SDIO_FLAG_TXURE);
    

  139.             return status;
    

  140.         }else if(RESET != sdio_flag_get(SDIO_FLAG_STBITE)){
    

  141.             status = SD_START_BIT_ERROR;
    

  142.             sdio_flag_clear(SDIO_FLAG_STBITE);
    

  143.             return status;
    

  144.         }
    

  145.     }else if(SD_DMA_MODE == transmode){
    

  146.         /* DMA mode */
    

  147.         /* enable the SDIO corresponding interrupts and DMA */
    

  148.         sdio_interrupt_enable(SDIO_INT_DTCRCERR | SDIO_INT_DTTMOUT | SDIO_INT_TXURE | SDIO_INT_DTEND | SDIO_INT_STBITE);
    

  149.         dma_transfer_config(pwritebuffer, blocksize);
    

  150.         sdio_dma_enable();
    

  151.         
    

  152.         timeout = 100000;
    

  153.         while((RESET == dma_flag_get(DMA1, DMA_CH3, DMA_FLAG_FTF)) && (timeout > 0)){
    

  154.             timeout--;
    

  155.             if(0 == timeout){
    

  156.                 return SD_ERROR;
    

  157.             }
    

  158.         }
    

  159.         while ((0 == transend) && (SD_OK == transerror)){
    

  160.         }
    


  161. 

  162.         if(SD_OK != transerror){
    

  163.             return transerror;
    

  164.         }
    

  165.     }else{
    

  166.         status = SD_PARAMETER_INVALID;
    

  167.         return status;
    

  168.     }
    

  169.     
    

  170.     /* clear the SDIO_INTC flags */
    

  171.     sdio_flag_clear(SDIO_MASK_INTC_FLAGS);
    

  172.     /* get the card state and wait the card is out of programming and receiving state */
    

  173.     status = sd_card_state_get(&cardstate);
    

  174.     while((SD_OK == status) && ((SD_CARDSTATE_PROGRAMMING == cardstate) || (SD_CARDSTATE_RECEIVING == cardstate))){
    

  175.         status = sd_card_state_get(&cardstate);
    

  176.     }
    

  177.     return status;
    

  178. }
23.4.4 SD卡数据块读取函数
SD卡数据块读取函数如下所示。
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  1. C
    

  2. sd_error_enum sd_block_read(uint32_t *preadbuffer, uint32_t readaddr, uint16_t blocksize)
    

  3. {
    

  4.     /* initialize the variables */
    

  5.     sd_error_enum status = SD_OK;
    

  6.     uint32_t count = 0, align = 0, datablksize = SDIO_DATABLOCKSIZE_1BYTE, *ptempbuff = preadbuffer;
    

  7.     __IO uint32_t timeout = 0;
    

  8.     
    

  9.     if(NULL == preadbuffer){
    

  10.         status = SD_PARAMETER_INVALID;
    

  11.         return status;
    

  12.     }
    

  13.     
    

  14.     transerror = SD_OK;
    

  15.     transend = 0;
    

  16.     totalnumber_bytes = 0;
    

  17.     /* clear all DSM configuration */
    

  18.     sdio_data_config(0, 0, SDIO_DATABLOCKSIZE_1BYTE);
    

  19.     sdio_data_transfer_config(SDIO_TRANSMODE_BLOCK, SDIO_TRANSDIRECTION_TOCARD);
    

  20.     sdio_dsm_disable();
    

  21.     sdio_dma_disable();
    

  22.     
    

  23.     /* check whether the card is locked */
    

  24.     if(sdio_response_get(SDIO_RESPONSE0) & SD_CARDSTATE_LOCKED){
    

  25.         status = SD_LOCK_UNLOCK_FAILED;
    

  26.         return status;
    

  27.     }
    

  28.     
    

  29.     /* blocksize is fixed in 512B for SDHC card */
    

  30.     if(SDIO_HIGH_CAPACITY_SD_CARD == cardtype){
    

  31.         blocksize = 512;
    

  32.         readaddr /= 512;
    

  33.     }
    

  34.     
    

  35.     align = blocksize & (blocksize - 1);
    

  36.     if((blocksize > 0) && (blocksize <= 2048) && (0 == align)){
    

  37.         datablksize = sd_datablocksize_get(blocksize);
    

  38.         /* send CMD16(SET_BLOCKLEN) to set the block length */
    

  39.         sdio_command_response_config(SD_CMD_SET_BLOCKLEN, (uint32_t)blocksize, SDIO_RESPONSETYPE_SHORT);
    

  40.         sdio_wait_type_set(SDIO_WAITTYPE_NO);
    

  41.         sdio_csm_enable();
    

  42.         
    

  43.         /* check if some error occurs */
    

  44.         status = r1_error_check(SD_CMD_SET_BLOCKLEN);
    

  45.         if(SD_OK != status){
    

  46.             return status;
    

  47.         }
    

  48.     }else{
    

  49.         status = SD_PARAMETER_INVALID;
    

  50.         return status;
    

  51.     }
    

  52.     
    

  53.     stopcondition = 0;
    

  54.     totalnumber_bytes = blocksize;
    

  55.     
    

  56.     /* configure SDIO data transmission */
    

  57.     sdio_data_config(SD_DATATIMEOUT, totalnumber_bytes, datablksize);
    

  58.     sdio_data_transfer_config(SDIO_TRANSMODE_BLOCK, SDIO_TRANSDIRECTION_TOSDIO);
    

  59.     sdio_dsm_enable();
    

  60.     
    

  61.     /* send CMD17(READ_SINGLE_BLOCK) to read a block */
    

  62.     sdio_command_response_config(SD_CMD_READ_SINGLE_BLOCK, (uint32_t)readaddr, SDIO_RESPONSETYPE_SHORT);
    

  63.     sdio_wait_type_set(SDIO_WAITTYPE_NO);
    

  64.     sdio_csm_enable();
    

  65.     /* check if some error occurs */
    

  66.     status = r1_error_check(SD_CMD_READ_SINGLE_BLOCK);
    

  67.     if(SD_OK != status){
    

  68.         return status;
    

  69.     }
    

  70.     
    

  71.     if(SD_POLLING_MODE == transmode){
    

  72.         /* polling mode */
    

  73.         while(!sdio_flag_get(SDIO_FLAG_DTCRCERR | SDIO_FLAG_DTTMOUT | SDIO_FLAG_RXORE | SDIO_FLAG_DTBLKEND | SDIO_FLAG_STBITE)){
    

  74.             if(RESET != sdio_flag_get(SDIO_FLAG_RFH)){
    

  75.                 /* at least 8 words can be read in the FIFO */
    

  76.                 for(count = 0; count < SD_FIFOHALF_WORDS; count++){
    

  77.                     *(ptempbuff + count) = sdio_data_read();
    

  78.                 }
    

  79.                 ptempbuff += SD_FIFOHALF_WORDS;
    

  80.             }
    

  81.         }
    

  82.         
    

  83.         /* whether some error occurs and return it */
    

  84.         if(RESET != sdio_flag_get(SDIO_FLAG_DTCRCERR)){
    

  85.             status = SD_DATA_CRC_ERROR;
    

  86.             sdio_flag_clear(SDIO_FLAG_DTCRCERR);
    

  87.             return status;
    

  88.         }else if(RESET != sdio_flag_get(SDIO_FLAG_DTTMOUT)){
    

  89.             status = SD_DATA_TIMEOUT;
    

  90.             sdio_flag_clear(SDIO_FLAG_DTTMOUT);
    

  91.             return status;
    

  92.         }else if(RESET != sdio_flag_get(SDIO_FLAG_RXORE)){
    

  93.             status = SD_RX_OVERRUN_ERROR;
    

  94.             sdio_flag_clear(SDIO_FLAG_RXORE);
    

  95.             return status;
    

  96.         }else if(RESET != sdio_flag_get(SDIO_FLAG_STBITE)){
    

  97.             status = SD_START_BIT_ERROR;
    

  98.             sdio_flag_clear(SDIO_FLAG_STBITE);
    

  99.             return status;
    

  100.         }
    

  101.         while(RESET != sdio_flag_get(SDIO_FLAG_RXDTVAL)){
    

  102.             *ptempbuff = sdio_data_read();
    

  103.             ++ptempbuff;
    

  104.         }
    

  105.         /* clear the SDIO_INTC flags */
    

  106.         sdio_flag_clear(SDIO_MASK_INTC_FLAGS);
    

  107.     }else if(SD_DMA_MODE == transmode){
    

  108.         /* DMA mode */
    

  109.         /* enable the SDIO corresponding interrupts and DMA function */
    

  110.         sdio_interrupt_enable(SDIO_INT_CCRCERR | SDIO_INT_DTTMOUT | SDIO_INT_RXORE | SDIO_INT_DTEND | SDIO_INT_STBITE);
    

  111.         sdio_dma_enable();
    

  112.         dma_receive_config(preadbuffer, blocksize);
    

  113.         timeout = 100000;
    

  114.         while((RESET == dma_flag_get(DMA1, DMA_CH3, DMA_FLAG_FTF)) && (timeout > 0)){
    

  115.             timeout--;
    

  116.             if(0 == timeout){
    

  117.                 return SD_ERROR;
    

  118.             }
    

  119.         }
    

  120.     }else{
    

  121.         status = SD_PARAMETER_INVALID;
    

  122.     }
    

  123.     return status;
    

  124. }
23.4.5 SD卡lock和unlock配置函数
SD卡lock和unlock配置函数如下所示。通过形参实现对SD卡的lock和unlock，若希望lock SD卡，lcokstate配置为SD_LOCK；若希望unlock SD卡，lockstate配置为SD_UNLOCK.
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  1. C
    

  2. sd_error_enum sd_lock_unlock(uint8_t lockstate)
    

  3. {
    

  4.     sd_error_enum status = SD_OK;
    

  5.     uint8_t cardstate = 0, tempbyte = 0;
    

  6.     uint32_t pwd1 = 0, pwd2 = 0, response = 0;
    

  7.     __IO uint32_t timeout = 0;
    

  8.     uint16_t tempccc = 0;
    

  9.     
    

  10.     /* get the card command classes from CSD */
    

  11.     tempbyte = (uint8_t)((sd_csd[1] & SD_MASK_24_31BITS) >> 24);
    

  12.     tempccc = (uint16_t)((uint16_t)tempbyte << 4);
    

  13.     tempbyte = (uint8_t)((sd_csd[1] & SD_MASK_16_23BITS) >> 16);
    

  14.     tempccc |= (uint16_t)((uint16_t)(tempbyte & 0xF0) >> 4);
    

  15.     
    

  16.     if(0 == (tempccc & SD_CCC_LOCK_CARD)){
    

  17.         /* don't support the lock command */
    

  18.         status = SD_FUNCTION_UNSUPPORTED;
    

  19.         return status;
    

  20.     }
    

  21.     /* password pattern */
    

  22.     pwd1 = (0x01020600|lockstate);
    

  23.     pwd2 = 0x03040506;
    

  24.     
    

  25.     /* clear all DSM configuration */
    

  26.     sdio_data_config(0, 0, SDIO_DATABLOCKSIZE_1BYTE);
    

  27.     sdio_data_transfer_config(SDIO_TRANSMODE_BLOCK, SDIO_TRANSDIRECTION_TOCARD);
    

  28.     sdio_dsm_disable();
    

  29.     sdio_dma_disable();
    

  30.     
    

  31.     /* send CMD16(SET_BLOCKLEN) to set the block length */
    

  32.     sdio_command_response_config(SD_CMD_SET_BLOCKLEN, (uint32_t)8, SDIO_RESPONSETYPE_SHORT);
    

  33.     sdio_wait_type_set(SDIO_WAITTYPE_NO);
    

  34.     sdio_csm_enable();
    

  35.     /* check if some error occurs */
    

  36.     status = r1_error_check(SD_CMD_SET_BLOCKLEN);
    

  37.     if(SD_OK != status){
    

  38.         return status;
    

  39.     }
    

  40.     
    

  41.     /* send CMD13(SEND_STATUS), addressed card sends its status register */
    

  42.     sdio_command_response_config(SD_CMD_SEND_STATUS, (uint32_t)sd_rca << SD_RCA_SHIFT, SDIO_RESPONSETYPE_SHORT);
    

  43.     sdio_wait_type_set(SDIO_WAITTYPE_NO);
    

  44.     sdio_csm_enable();
    

  45.     /* check if some error occurs */
    

  46.     status = r1_error_check(SD_CMD_SEND_STATUS);
    

  47.     if(SD_OK != status){
    

  48.         return status;
    

  49.     }
    

  50.     
    

  51.     response = sdio_response_get(SDIO_RESPONSE0);
    

  52.     timeout = 100000;
    

  53.     while((0 == (response & SD_R1_READY_FOR_DATA)) && (timeout > 0)){
    

  54.         /* continue to send CMD13 to polling the state of card until buffer empty or timeout */
    

  55.         --timeout;
    

  56.         /* send CMD13(SEND_STATUS), addressed card sends its status registers */
    

  57.         sdio_command_response_config(SD_CMD_SEND_STATUS, (uint32_t)sd_rca << SD_RCA_SHIFT, SDIO_RESPONSETYPE_SHORT);
    

  58.         sdio_wait_type_set(SDIO_WAITTYPE_NO);
    

  59.         sdio_csm_enable();
    

  60.         /* check if some error occurs */
    

  61.         status = r1_error_check(SD_CMD_SEND_STATUS);
    

  62.         if(SD_OK != status){
    

  63.             return status;
    

  64.         }
    

  65.         response = sdio_response_get(SDIO_RESPONSE0);
    

  66.     }
    

  67.     if(0 == timeout){
    

  68.         return SD_ERROR;
    

  69.     }
    

  70.     
    

  71.     /* send CMD42(LOCK_UNLOCK) to set/reset the password or lock/unlock the card */
    

  72.     sdio_command_response_config(SD_CMD_LOCK_UNLOCK, (uint32_t)0x0, SDIO_RESPONSETYPE_SHORT);
    

  73.     sdio_wait_type_set(SDIO_WAITTYPE_NO);
    

  74.     sdio_csm_enable();
    

  75.     /* check if some error occurs */
    

  76.     status = r1_error_check(SD_CMD_LOCK_UNLOCK);
    

  77.     if(SD_OK != status){
    

  78.         return status;
    

  79.     }
    

  80.     
    

  81.     response = sdio_response_get(SDIO_RESPONSE0);
    

  82.     
    

  83.     /* configure the SDIO data transmission */
    

  84.     sdio_data_config(SD_DATATIMEOUT, (uint32_t)8, SDIO_DATABLOCKSIZE_8BYTES);
    

  85.     sdio_data_transfer_config(SDIO_TRANSMODE_BLOCK, SDIO_TRANSDIRECTION_TOCARD);
    

  86.     sdio_dsm_enable();
    

  87.     
    

  88.     /* write password pattern */
    

  89.     sdio_data_write(pwd1);
    

  90.     sdio_data_write(pwd2);
    

  91.     
    

  92.     /* whether some error occurs and return it */
    

  93.     if(RESET != sdio_flag_get(SDIO_FLAG_DTCRCERR)){
    

  94.         status = SD_DATA_CRC_ERROR;
    

  95.         sdio_flag_clear(SDIO_FLAG_DTCRCERR);
    

  96.         return status;
    

  97.     }else if(RESET != sdio_flag_get(SDIO_FLAG_DTTMOUT)){
    

  98.         status = SD_DATA_TIMEOUT;
    

  99.         sdio_flag_clear(SDIO_FLAG_DTTMOUT);
    

  100.         return status;
    

  101.     }else if(RESET != sdio_flag_get(SDIO_FLAG_TXURE)){
    

  102.         status = SD_TX_UNDERRUN_ERROR;
    

  103.         sdio_flag_clear(SDIO_FLAG_TXURE);
    

  104.         return status;
    

  105.     }else if(RESET != sdio_flag_get(SDIO_FLAG_STBITE)){
    

  106.         status = SD_START_BIT_ERROR;
    

  107.         sdio_flag_clear(SDIO_FLAG_STBITE);
    

  108.         return status;
    

  109.     }
    

  110.     
    

  111.     /* clear the SDIO_INTC flags */
    

  112.     sdio_flag_clear(SDIO_MASK_INTC_FLAGS);
    

  113.     /* get the card state and wait the card is out of programming and receiving state */
    

  114.     status = sd_card_state_get(&cardstate);
    

  115.     while((SD_OK == status) && ((SD_CARDSTATE_PROGRAMMING == cardstate) || (SD_CARDSTATE_RECEIVING == cardstate))){
    

  116.         status = sd_card_state_get(&cardstate);
    

  117.     }
    

  118.     return status;
    

  119. }
23.4.6 SD卡erase擦除操作函数
SD卡擦除操作函数如下，其形参为擦除起始地址以及结束地址。
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  1. C
    

  2. sd_error_enum sd_erase(uint32_t startaddr, uint32_t endaddr)
    

  3. {
    

  4.     /* initialize the variables */
    

  5.     sd_error_enum status = SD_OK;
    

  6.     uint32_t count = 0, clkdiv = 0;
    

  7.     __IO uint32_t delay = 0;
    

  8.     uint8_t cardstate = 0, tempbyte = 0;
    

  9.     uint16_t tempccc = 0;
    

  10.     
    

  11.     /* get the card command classes from CSD */
    

  12.     tempbyte = (uint8_t)((sd_csd[1] & SD_MASK_24_31BITS) >> 24);
    

  13.     tempccc = (uint16_t)((uint16_t)tempbyte << 4);
    

  14.     tempbyte = (uint8_t)((sd_csd[1] & SD_MASK_16_23BITS) >> 16);
    

  15.     tempccc |= (uint16_t)((uint16_t)(tempbyte & 0xF0) >> 4);
    

  16.     if(0 == (tempccc & SD_CCC_ERASE)){
    

  17.         /* don't support the erase command */
    

  18.         status = SD_FUNCTION_UNSUPPORTED;
    

  19.         return status;
    

  20.     }
    

  21.     clkdiv = (SDIO_CLKCTL & SDIO_CLKCTL_DIV);
    

  22.     clkdiv += ((SDIO_CLKCTL & SDIO_CLKCTL_DIV8)>>31)*256;
    

  23.     clkdiv += 2;
    

  24.     delay = 120000 / clkdiv;
    

  25.     
    

  26.     /* check whether the card is locked */
    

  27.     if (sdio_response_get(SDIO_RESPONSE0) & SD_CARDSTATE_LOCKED){
    

  28.         status = SD_LOCK_UNLOCK_FAILED;
    

  29.         return(status);
    

  30.     }
    

  31.     
    

  32.     /* blocksize is fixed in 512B for SDHC card */
    

  33.     if (SDIO_HIGH_CAPACITY_SD_CARD == cardtype){
    

  34.         startaddr /= 512;
    

  35.         endaddr /= 512;
    

  36.     }
    

  37.     
    

  38.     if((SDIO_STD_CAPACITY_SD_CARD_V1_1 == cardtype) || (SDIO_STD_CAPACITY_SD_CARD_V2_0 == cardtype) || 
    

  39.         (SDIO_HIGH_CAPACITY_SD_CARD == cardtype)){
    

  40.         /* send CMD32(ERASE_WR_BLK_START) to set the address of the first write block to be erased */
    

  41.         sdio_command_response_config(SD_CMD_ERASE_WR_BLK_START, startaddr, SDIO_RESPONSETYPE_SHORT);
    

  42.         sdio_wait_type_set(SDIO_WAITTYPE_NO);
    

  43.         sdio_csm_enable();
    

  44.         /* check if some error occurs */
    

  45.         status = r1_error_check(SD_CMD_ERASE_WR_BLK_START);
    

  46.         if(SD_OK != status){
    

  47.             return status;
    

  48.         }
    

  49.         
    

  50.         /* send CMD33(ERASE_WR_BLK_END) to set the address of the last write block of the continuous range to be erased */
    

  51.         sdio_command_response_config(SD_CMD_ERASE_WR_BLK_END, endaddr, SDIO_RESPONSETYPE_SHORT);
    

  52.         sdio_wait_type_set(SDIO_WAITTYPE_NO);
    

  53.         sdio_csm_enable();
    

  54.         /* check if some error occurs */
    

  55.         status = r1_error_check(SD_CMD_ERASE_WR_BLK_END);
    

  56.         if(SD_OK != status){
    

  57.             return status;
    

  58.         }
    

  59.     }
    

  60.     
    

  61.     /* send CMD38(ERASE) to set the address of the first write block to be erased */
    

  62.     sdio_command_response_config(SD_CMD_ERASE, (uint32_t)0x0, SDIO_RESPONSETYPE_SHORT);
    

  63.     sdio_wait_type_set(SDIO_WAITTYPE_NO);
    

  64.     sdio_csm_enable();
    

  65.     /* check if some error occurs */
    

  66.     status = r1_error_check(SD_CMD_ERASE);
    

  67.     if(SD_OK != status){
    

  68.         return status;
    

  69.     }
    

  70.     /* loop until the counter is reach to the calculated time */
    

  71.     for(count = 0; count < delay; count++){
    

  72.     }
    

  73.     /* get the card state and wait the card is out of programming and receiving state */
    

  74.     status = sd_card_state_get(&cardstate);
    

  75.     while((SD_OK == status) && ((SD_CARDSTATE_PROGRAMMING == cardstate) || (SD_CARDSTATE_RECEIVING == cardstate))){
    

  76.         status = sd_card_state_get(&cardstate);
    

  77.     }
    

  78.     return status;
    

  79. }
23.4.7 主函数
SD卡主函数如下，可实现对SD卡的擦写读以及加锁解锁操作。
复制
  1. C
    

  2. int main(void)
    

  3. {
    

  4.     sd_error_enum sd_error;
    

  5.     uint16_t i = 5;
    

  6. #ifdef DATA_PRINT
    

  7.     uint8_t *pdata;
    

  8. #endif /* DATA_PRINT */
    

  9.     
    

  10.     /* configure the NVIC, USART and LED */
    

  11.     nvic_config();
    

  12.           
    

  13.           bsp_uart_init(&BOARD_UART);
    

  14.     
    

  15.     /* initialize the card */
    

  16.     do{
    

  17.         sd_error = sd_io_init();
    

  18.     }while((SD_OK != sd_error) && (--i));
    

  19.     
    

  20.     if(i){
    

  21.         printf("\r\n Card init success!\r\n");
    

  22.     }else{
    

  23.         printf("\r\n Card init failed!\r\n");
    

  24.         while (1){
    

  25.         }
    

  26.     }
    

  27.     
    

  28.     /* get the information of the card and print it out by USART */
    

  29.     card_info_get();
    

  30.     
    

  31.     /* init the write buffer */
    

  32.     for(i=0; i<512; i++){
    

  33.         buf_write[i] = i;
    

  34.     }
    

  35.     
    

  36.     printf("\r\n\r\n Card test:");
    

  37.     
    

  38.     /* single block operation test */
    

  39.     sd_error = sd_block_write(buf_write, 100*512, 512);
    

  40.     if(SD_OK != sd_error){
    

  41.                         
    

  42.         printf("\r\n Block write fail!");
    

  43.         while (1){
    

  44.         }
    

  45.     }else{
    

  46.         printf("\r\n Block write success!");
    

  47.     }
    

  48.     sd_error = sd_block_read(buf_read, 100*512, 512);
    

  49.     if(SD_OK != sd_error){
    

  50.         printf("\r\n Block read fail!");
    


  51. 

  52.         while (1){
    

  53.         }
    

  54.     }else{
    

  55.         //printf("\r\n Block read success!");
    

  56. #ifdef DATA_PRINT
    

  57.         pdata = (uint8_t *)buf_read;
    

  58.         /* print data by USART */
    

  59.         printf("\r\n");
    

  60.         for(i = 0; i < 128; i++){
    

  61.             printf(" %3d %3d %3d %3d ", *pdata, *(pdata+1), *(pdata+2), *(pdata+3));
    

  62.             pdata += 4;
    

  63.             if(0 == (i + 1) % 4){
    

  64.                 printf("\r\n");
    

  65.             }
    

  66.         }
    

  67. #endif /* DATA_PRINT */
    

  68.     }
    

  69.     
    

  70.     /* lock and unlock operation test */
    

  71.     if(SD_CCC_LOCK_CARD & sd_cardinfo.card_csd.ccc){
    

  72.         /* lock the card */
    

  73.         sd_error = sd_lock_unlock(SD_LOCK);
    

  74.         if(SD_OK != sd_error){
    

  75.             printf("\r\n Lock failed!");
    

  76.             while (1){
    

  77.             }
    

  78.         }else{
    

  79.             printf("\r\n The card is locked!");
    

  80.         }
    

  81.         sd_error = sd_erase(100*512, 101*512);
    

  82.         if(SD_OK != sd_error){
    

  83.             printf("\r\n Erase failed!");
    

  84.         }else{
    

  85.                                         __NOP();
    

  86.             printf("\r\n Erase success!");
    

  87.         }
    

  88.         
    

  89.         /* unlock the card */
    

  90.         sd_error = sd_lock_unlock(SD_UNLOCK);
    

  91.         if(SD_OK != sd_error){
    

  92.             printf("\r\n Unlock failed!");
    

  93.             while (1){
    

  94.             }
    

  95.         }else{
    

  96.             printf("\r\n The card is unlocked!");
    

  97.         }
    

  98.         sd_error = sd_erase(100*512, 101*512);
    

  99.         if(SD_OK != sd_error){
    

  100.             printf("\r\n Erase failed!");
    

  101.         }else{
    

  102.             printf("\r\n Erase success!");
    

  103.         }
    

  104.         
    

  105.         sd_error = sd_block_read(buf_read, 100*512, 512);
    

  106.         if(SD_OK != sd_error){
    

  107.             printf("\r\n Block read fail!");
    

  108.             while (1){
    

  109.             }
    

  110.         }else{
    

  111.             printf("\r\n Block read success!");
    

  112. #ifdef DATA_PRINT
    

  113.         pdata = (uint8_t *)buf_read;
    

  114.         /* print data by USART */
    

  115.         printf("\r\n");
    

  116.         for(i = 0; i < 128; i++){
    

  117.             printf(" %3d %3d %3d %3d ", *pdata, *(pdata+1), *(pdata+2), *(pdata+3));
    

  118.             pdata += 4;
    

  119.             if(0 == (i + 1) % 4){
    

  120.                 printf("\r\n");
    

  121.             }
    

  122.         }
    

  123. #endif /* DATA_PRINT */
    

  124.         }
    

  125.     }
    

  126.     
    

  127.     /* multiple blocks operation test */
    

  128.     sd_error = sd_multiblocks_write(buf_write, 200*512, 512, 3);
    

  129.     if(SD_OK != sd_error){
    

  130.         printf("\r\n Multiple block write fail!");
    

  131.         while (1){
    

  132.         }
    

  133.     }else{
    

  134.         printf("\r\n Multiple block write success!");
    

  135.     }
    

  136.     sd_error = sd_multiblocks_read(buf_read, 200*512, 512, 3);
    

  137.     if(SD_OK != sd_error){
    

  138.         printf("\r\n Multiple block read fail!");
    


  139. 

  140.         while (1){
    

  141.         }
    

  142.     }else{
    

  143.         printf("\r\n Multiple block read success!");
    

  144. #ifdef DATA_PRINT
    

  145.         pdata = (uint8_t *)buf_read;
    

  146.         /* print data by USART */
    

  147.         printf("\r\n");
    

  148.         for(i = 0; i < 512; i++){
    

  149.             printf(" %3d %3d %3d %3d ", *pdata, *(pdata+1), *(pdata+2), *(pdata+3));
    

  150.             pdata += 4;
    

  151.             if(0 == (i + 1) % 4){
    

  152.                 printf("\r\n");
    

  153.             }
    

  154.         }
    

  155. #endif /* DATA_PRINT */
    

  156.     }
    

  157.    
    

  158.     while (1){
    

  159.     }
    

  160. }
23.5 实验结果
将SD卡读写实验例程烧录到红枫派开发板中，并在卡槽中插入SD卡，打开对应串口复位芯片，将会观察到SD卡相关操作结果。
图片14.png

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