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[应用相关] 零死角玩转stm32-高级篇之SDIO

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 楼主| 雨果喝水 发表于 2021-6-30 17:05 | 显示全部楼层
6.调用SD_EnableWideBusOperation(SDIO_BusWide_4b)开启4bit数据线模式

如果SD_Init()函数能够执行完整个流程，并且返回值是SD_OK的话则说明初始化成功，就可以开始进行擦除、读写的操作了。

下面进入SD_PowerON()函数，分析完这个函数大家就能了解SDIO如何接收、发送命令了。
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2021-6-30 17:06 | 显示全部楼层
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  1. /*
    


  2. 

  3. * 函数名：SD_PowerON
    


  4. 

  5. * 描述  ：确保SD卡的工作电压和配置控制时钟
    


  6. 

  7. * 输入  ：无
    


  8. 

  9. * 输出  ：-SD_Error SD卡错误代码
    


  10. 

  11. *         成功时则为 SD_OK
    


  12. 

  13. * 调用  ：在 SD_Init() 调用
    


  14. 

  15. */
    


  16. 

  17. SD_Error SD_PowerON(void)
    


  18. 

  19. {
    


  20. 

  21. SD_Error errorstatus = SD_OK;
    


  22. 

  23. uint32_t response = 0, count = 0, validvoltage = 0;
    


  24. 

  25. uint32_t SDType = SD_STD_CAPACITY;
    


  26. 

  27. /*!< Power ON Sequence -----------------------------------------------------*/
    


  28. 

  29. /*!< Configure the SDIO peripheral */
    


  30. 

  31. /*!< SDIOCLK = HCLK, SDIO_CK = HCLK/(2 + SDIO_INIT_CLK_DIV) */
    


  32. 

  33. /*!< on STM32F2xx devices, SDIOCLK is fixed to 48MHz */
    


  34. 

  35. /*!< SDIO_CK for initialization should not exceed 400 KHz */
    


  36. 

  37. /*初始化时的时钟不能大于400KHz*/
    


  38. 

  39. SDIO_InitStructure.SDIO_ClockDiv = SDIO_INIT_CLK_DIV; /* HCLK = 72MHz, SDIOCLK = 72MHz, SDIO_CK = HCLK/(178 + 2) = 400 KHz */
    


  40. 

  41. SDIO_InitStructure.SDIO_ClockEdge = SDIO_ClockEdge_Rising;
    


  42. 

  43. SDIO_InitStructure.SDIO_ClockBypass = SDIO_ClockBypass_Disable;  //不使用bypass模式，直接用HCLK进行分频得到SDIO_CK
    


  44. 

  45. SDIO_InitStructure.SDIO_ClockPowerSave = SDIO_ClockPowerSave_Disable; // 空闲时不关闭时钟电源
    


  46. 

  47. SDIO_InitStructure.SDIO_BusWide = SDIO_BusWide_1b;                    //1位数据线
    


  48. 

  49. SDIO_InitStructure.SDIO_HardwareFlowControl = SDIO_HardwareFlowControl_Disable;//硬件流
    


  50. 

  51. SDIO_Init(&SDIO_InitStructure);
    


  52. 

  53. /*!< Set Power State to ON */
    


  54. 

  55. SDIO_SetPowerState(SDIO_PowerState_ON);
    


  56. 

  57. /*!< Enable SDIO Clock */
    


  58. 

  59. SDIO_ClockCmd(ENABLE);
    


  60. 

  61. /*下面发送一系列命令,开始卡识别流程*/
    


  62. 

  63. /*!< CMD0: GO_IDLE_STATE ---------------------------------------------------*/
    


  64. 

  65. /*!< No CMD response required */
    


  66. 

  67. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument = 0x0;
    


  68. 

  69. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CmdIndex = SD_CMD_GO_IDLE_STATE; //cmd0
    


  70. 

  71. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Response = SDIO_Response_No;  //无响应
    


  72. 

  73. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Wait = SDIO_Wait_No;
    


  74. 

  75. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CPSM = SDIO_CPSM_Enable;  //则CPSM在开始发送命令之前等待数据传输结束。
    


  76. 

  77. SDIO_SendCommand(&SDIO_CmdInitStructure);         //写命令进命令寄存器
    


  78. 

  79. errorstatus = CmdError();//检测是否正确接收到cmd0
    


  80. 

  81. if (errorstatus != SD_OK) //命令发送出错，返回
    


  82. 

  83. {
    


  84. 

  85. /*!< CMD Response TimeOut (wait for CMDSENT flag) */
    


  86. 

  87. return(errorstatus);
    


  88. 

  89. }
    


  90. 

  91. /*!< CMD8: SEND_IF_COND ----------------------------------------------------*/
    


  92. 

  93. /*!< Send CMD8 to verify SD card interface operating condition */
    


  94. 

  95. /*!< Argument: - [31:12]: Reserved (shall be set to '0')
    


  96. 

  97. - [11:8]: Supply Voltage (VHS) 0x1 (Range: 2.7-3.6 V)
    


  98. 

  99. - [7:0]: Check Pattern (recommended 0xAA) */
    


  100. 

  101. /*!< CMD Response: R7 */
    


  102. 

  103. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument = SD_CHECK_PATTERN;   //接收到命令sd会返回这个参数
    


  104. 

  105. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CmdIndex = SDIO_SEND_IF_COND;  //cmd8
    


  106. 

  107. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Response = SDIO_Response_Short;     //r7
    


  108. 

  109. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Wait = SDIO_Wait_No;            //关闭等待中断
    


  110. 

  111. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CPSM = SDIO_CPSM_Enable;
    


  112. 

  113. SDIO_SendCommand(&SDIO_CmdInitStructure);
    


  114. 

  115. /*检查是否接收到命令*/
    


  116. 

  117. errorstatus = CmdResp7Error();
    


  118. 

  119. if (errorstatus == SD_OK)     //有响应则card遵循sd协议2.0版本
    


  120. 

  121. {
    


  122. 

  123. CardType = SDIO_STD_CAPACITY_SD_CARD_V2_0; /*!< SD Card 2.0 ，先把它定义会sdsc类型的卡*/
    


  124. 

  125. SDType = SD_HIGH_CAPACITY;  //这个变量用作acmd41的参数，用来询问是sdsc卡还是sdhc卡
    


  126. 

  127. }
    


  128. 

  129. else  //无响应，说明是1.x的或mmc的卡
    


  130. 

  131. {
    


  132. 

  133. /*!< CMD55 */
    


  134. 

  135. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument = 0x00;
    


  136. 

  137. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CmdIndex = SD_CMD_APP_CMD;
    


  138. 

  139. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Response = SDIO_Response_Short;
    


  140. 

  141. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Wait = SDIO_Wait_No;
    


  142. 

  143. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CPSM = SDIO_CPSM_Enable;
    


  144. 

  145. SDIO_SendCommand(&SDIO_CmdInitStructure);
    


  146. 

  147. errorstatus = CmdResp1Error(SD_CMD_APP_CMD);
    


  148. 

  149. }
    


  150. 

  151. /*!< CMD55 */     //为什么在else里和else外面都要发送CMD55?
    


  152. 

  153. //发送cmd55，用于检测是sd卡还是mmc卡，或是不支持的卡
    


  154. 

  155. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument = 0x00;
    


  156. 

  157. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CmdIndex = SD_CMD_APP_CMD;
    


  158. 

  159. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Response = SDIO_Response_Short; //r1
    


  160. 

  161. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Wait = SDIO_Wait_No;
    


  162. 

  163. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CPSM = SDIO_CPSM_Enable;
    


  164. 

  165. SDIO_SendCommand(&SDIO_CmdInitStructure);
    


  166. 

  167. errorstatus = CmdResp1Error(SD_CMD_APP_CMD);  //是否响应，没响应的是mmc或不支持的卡
    


  168. 

  169. /*!< If errorstatus is Command TimeOut, it is a MMC card */
    


  170. 

  171. /*!< If errorstatus is SD_OK it is a SD card: SD card 2.0 (voltage range mismatch)
    


  172. 

  173. or SD card 1.x */
    


  174. 

  175. if (errorstatus == SD_OK) //响应了cmd55，是sd卡，可能为1.x,可能为2.0
    


  176. 

  177. {
    


  178. 

  179. /*下面开始循环地发送sdio支持的电压范围，循环一定次数*/
    


  180. 

  181. /*!< SD CARD */
    


  182. 

  183. /*!< Send ACMD41 SD_APP_OP_COND with Argument 0x80100000 */
    


  184. 

  185. while ((!validvoltage) && (count < SD_MAX_VOLT_TRIAL))
    


  186. 

  187. {
    


  188. 

  189. //因为下面要用到ACMD41，是ACMD命令，在发送ACMD命令前都要先向卡发送CMD55
    


  190. 

  191. /*!< SEND CMD55 APP_CMD with RCA as 0 */
    


  192. 

  193. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument = 0x00;
    


  194. 

  195. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CmdIndex = SD_CMD_APP_CMD;   //CMD55
    


  196. 

  197. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Response = SDIO_Response_Short;
    


  198. 

  199. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Wait = SDIO_Wait_No;
    


  200. 

  201. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CPSM = SDIO_CPSM_Enable;
    


  202. 

  203. SDIO_SendCommand(&SDIO_CmdInitStructure);
    


  204. 

  205. errorstatus = CmdResp1Error(SD_CMD_APP_CMD); //检测响应
    


  206. 

  207. if (errorstatus != SD_OK)
    


  208. 

  209. {
    


  210. 

  211. return(errorstatus);//没响应CMD55，返回
    


  212. 

  213. }
    


  214. 

  215. //acmd41，命令参数由支持的电压范围及HCS位组成，HCS位置一来区分卡是SDSc还是sdhc
    


  216. 

  217. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument = SD_VOLTAGE_WINDOW_SD | SDType;    //参数为主机可供电压范围及hcs位
    


  218. 

  219. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CmdIndex = SD_CMD_SD_APP_OP_COND;
    


  220. 

  221. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Response = SDIO_Response_Short;  //r3
    


  222. 

  223. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Wait = SDIO_Wait_No;
    


  224. 

  225. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CPSM = SDIO_CPSM_Enable;
    


  226. 

  227. SDIO_SendCommand(&SDIO_CmdInitStructure);
    


  228. 

  229. errorstatus = CmdResp3Error();    //检测是否正确接收到数据
    


  230. 

  231. if (errorstatus != SD_OK)
    


  232. 

  233. {
    


  234. 

  235. return(errorstatus);  //没正确接收到acmd41，出错，返回
    


  236. 

  237. }
    


  238. 

  239. /*若卡需求电压在SDIO的供电电压范围内，会自动上电并标志pwr_up位*/
    


  240. 

  241. response = SDIO_GetResponse(SDIO_RESP1);   //读取卡寄存器，卡状态
    


  242. 

  243. validvoltage = (((response >> 31) == 1) ? 1 : 0); //读取卡的ocr寄存器的pwr_up位，看是否已工作在正常电压
    


  244. 

  245. count++;            //计算循环次数
    


  246. 

  247. }
    


  248. 

  249. if (count >= SD_MAX_VOLT_TRIAL) //循环检测超过一定次数还没上电
    


  250. 

  251. {
    


  252. 

  253. errorstatus = SD_INVALID_VOLTRANGE;      //SDIO不支持card的供电电压
    


  254. 

  255. return(errorstatus);
    


  256. 

  257. }
    


  258. 

  259. /*检查卡返回信息中的HCS位*/
    


  260. 

  261. if (response &= SD_HIGH_CAPACITY)  //判断ocr中的ccs位 ，如果是sdsc卡则不执行下面的语句
    


  262. 

  263. {
    


  264. 

  265. CardType = SDIO_HIGH_CAPACITY_SD_CARD;  //把卡类型从初始化的sdsc型改为sdhc型
    


  266. 

  267. }
    


  268. 

  269. }/*!< else MMC Card */
    


  270. 

  271. return(errorstatus);
    


  272. 

  273. }
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2021-6-30 17:07 | 显示全部楼层
这个函数的流程就是卡的上电、识别操作，如下图：
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2021-6-30 17:10 | 显示全部楼层
3599460dc3448d0de1.png
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2021-6-30 17:11 | 显示全部楼层
卡的上电，识别流程：

截图来自《Simplified_Physical_Layer_Spec.pdf》 page27

代码中所有的判断语句都是根据这个图的各个识别走向展开的，最终把卡分为1.0版的SD存储卡，2.0版的SDSC卡和2.0版的SDHC卡。
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2021-6-30 17:12 | 显示全部楼层
在这个代码流程中有两点要注意一下：

1.初始化的时钟。SDIO_CK的时钟分为两个阶段，在初始化阶段SDIO_CK的频率要小于400KHz，初始化完成后可把SDIO_CK调整成高速模式，高速模式时超过24M要开启bypass模式，对于SD存储卡即使开启bypass，最高频率不能超过25MHz。
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2021-6-30 17:13 | 显示全部楼层
2.CMD8命令。
6931460dc35b6bad0d.png
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2021-6-30 17:14 | 显示全部楼层
CMD8命令中的VHS是用来确认主机SDIO是否支持卡的工作电压的。Check pattern部分可以是任何数值，若SDIO支持卡的工作电压，卡会把接收到的check pattern数值原样返回给主机。
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2021-6-30 17:14 | 显示全部楼层
7275960dc35e5681ea.png
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2021-6-30 17:15 | 显示全部楼层
3.ACMD41命令。

这个命令也是用来进一步检查SDIO是否支持卡的工作电压的，协议要它在调用它之前必须先调用CMD8，另外还可以通过它命令参数中的HCS位来区分卡是SDHC卡还是SDSC卡。
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2021-6-30 17:15 | 显示全部楼层
确认工作电压时循环地发送ACMD41，发送后检查在SD卡上的OCR寄存器中的pwr_up位，若pwr_up位置为1，表明SDIO支持卡的工作电压，卡开始正常工作。
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2021-6-30 17:16 | 显示全部楼层
同时把ACMD41中的命令参数HCS位置1，卡正常工作的时候检测OCR寄存器中的CCS位，若CCS位为1则说明该卡为SDHC卡，为零则为SDSC卡。
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2021-6-30 17:16 | 显示全部楼层
因为ACMD41命令属于ACMD命令，在发送ACMD命令前都要先发送CMD55.
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2021-6-30 17:17 | 显示全部楼层
9036260dc368c43411.png
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2021-6-30 17:18 | 显示全部楼层
ACMD41命令的响应（R3），返回的是OCR寄存器的值
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2021-6-30 17:20 | 显示全部楼层
2813160dc36e3e5ea9.png
6220960dc36ef87de6.png
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2021-6-30 17:21 | 显示全部楼层
SD卡上电确认成功后，进入SD_InitializeCards()函数：
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2021-6-30 17:21 | 显示全部楼层
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  1. /*
    


  2. 

  3. * 函数名：SD_InitializeCards
    


  4. 

  5. * 描述  ：初始化所有的卡或者单个卡进入就绪状态
    


  6. 

  7. * 输入  ：无
    


  8. 

  9. * 输出  ：-SD_Error SD卡错误代码
    


  10. 

  11. *         成功时则为 SD_OK
    


  12. 

  13. * 调用  ：在 SD_Init() 调用，在调用power_on（）上电卡识别完毕后，调用此函数进**初始化
    


  14. 

  15. */
    


  16. 

  17. SD_Error SD_InitializeCards(void)
    


  18. 

  19. {
    


  20. 

  21. SD_Error errorstatus = SD_OK;
    


  22. 

  23. uint16_t rca = 0x01;
    


  24. 

  25. if (SDIO_GetPowerState() == SDIO_PowerState_OFF)
    


  26. 

  27. {
    


  28. 

  29. errorstatus = SD_REQUEST_NOT_APPLICABLE;
    


  30. 

  31. return(errorstatus);
    


  32. 

  33. }
    


  34. 

  35. if (SDIO_SECURE_DIGITAL_IO_CARD != CardType)//判断卡的类型
    


  36. 

  37. {
    


  38. 

  39. /*!< Send CMD2 ALL_SEND_CID */
    


  40. 

  41. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument = 0x0;
    


  42. 

  43. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CmdIndex = SD_CMD_ALL_SEND_CID;
    


  44. 

  45. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Response = SDIO_Response_Long;
    


  46. 

  47. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Wait = SDIO_Wait_No;
    


  48. 

  49. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CPSM = SDIO_CPSM_Enable;
    


  50. 

  51. SDIO_SendCommand(&SDIO_CmdInitStructure);
    


  52. 

  53. errorstatus = CmdResp2Error();
    


  54. 

  55. if (SD_OK != errorstatus)
    


  56. 

  57. {
    


  58. 

  59. return(errorstatus);
    


  60. 

  61. }
    


  62. 

  63. CID_Tab[0] = SDIO_GetResponse(SDIO_RESP1);
    


  64. 

  65. CID_Tab[1] = SDIO_GetResponse(SDIO_RESP2);
    


  66. 

  67. CID_Tab[2] = SDIO_GetResponse(SDIO_RESP3);
    


  68. 

  69. CID_Tab[3] = SDIO_GetResponse(SDIO_RESP4);
    


  70. 

  71. }
    


  72. 

  73. /*下面开始SD卡初始化流程*/
    


  74. 

  75. if ((SDIO_STD_CAPACITY_SD_CARD_V1_1 == CardType) ||  (SDIO_STD_CAPACITY_SD_CARD_V2_0 == CardType) ||  (SDIO_SECURE_DIGITAL_IO_COMBO_CARD == CardType)
    


  76. 

  77. ||  (SDIO_HIGH_CAPACITY_SD_CARD == CardType))  //使用的是2.0的卡
    


  78. 

  79. {
    


  80. 

  81. /*!< Send CMD3 SET_REL_ADDR with argument 0 */
    


  82. 

  83. /*!< SD Card publishes its RCA. */
    


  84. 

  85. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument = 0x00;
    


  86. 

  87. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CmdIndex = SD_CMD_SET_REL_ADDR;  //cmd3
    


  88. 

  89. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Response = SDIO_Response_Short; //r6
    


  90. 

  91. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Wait = SDIO_Wait_No;
    


  92. 

  93. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CPSM = SDIO_CPSM_Enable;
    


  94. 

  95. SDIO_SendCommand(&SDIO_CmdInitStructure);
    


  96. 

  97. errorstatus = CmdResp6Error(SD_CMD_SET_REL_ADDR, &rca); //把接收到的卡相对地址存起来。
    


  98. 

  99. if (SD_OK != errorstatus)
    


  100. 

  101. {
    


  102. 

  103. return(errorstatus);
    


  104. 

  105. }
    


  106. 

  107. }
    


  108. 

  109. if (SDIO_SECURE_DIGITAL_IO_CARD != CardType)
    


  110. 

  111. {
    


  112. 

  113. RCA = rca;
    


  114. 

  115. /*!< Send CMD9 SEND_CSD with argument as card's RCA */
    


  116. 

  117. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument = (uint32_t)(rca << 16);
    


  118. 

  119. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CmdIndex = SD_CMD_SEND_CSD;
    


  120. 

  121. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Response = SDIO_Response_Long;
    


  122. 

  123. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Wait = SDIO_Wait_No;
    


  124. 

  125. SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CPSM = SDIO_CPSM_Enable;
    


  126. 

  127. SDIO_SendCommand(&SDIO_CmdInitStructure);
    


  128. 

  129. errorstatus = CmdResp2Error();
    


  130. 

  131. if (SD_OK != errorstatus)
    


  132. 

  133. {
    


  134. 

  135. return(errorstatus);
    


  136. 

  137. }
    


  138. 

  139. CSD_Tab[0] = SDIO_GetResponse(SDIO_RESP1);
    


  140. 

  141. CSD_Tab[1] = SDIO_GetResponse(SDIO_RESP2);
    


  142. 

  143. CSD_Tab[2] = SDIO_GetResponse(SDIO_RESP3);
    


  144. 

  145. CSD_Tab[3] = SDIO_GetResponse(SDIO_RESP4);
    


  146. 

  147. }
    


  148. 

  149. errorstatus = SD_OK; /*!< All cards get intialized */
    


  150. 

  151. return(errorstatus);
    


  152. 

  153. }
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2021-6-30 17:22 | 显示全部楼层
这个函数向卡发送了CMD2和CMD3命令

1.CMD2
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 楼主| 雨果喝水 发表于 2021-6-30 17:22 | 显示全部楼层
CMD2命令是要求卡返回它的CID寄存器的内容。

命令的响应格式（R2）。
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