STM32 SDIO详解

一、SDIO简介

SDIO，全称：Secure Digital Input and Output，即安全数字输入输出接口。它是在SD卡接口的基础上发展而来，它能够兼容以前的SD卡，并能够链接SDIO接口设备，好比：蓝牙、WIFI、照相机等。

SDIO和SD卡规范间的一个重要区别是增长了低速标准。低速卡的目标应用是以最小的硬件开支支持低速I/O能力。低速卡支持相似调制解调器、条码扫描仪和GPS接收器等应用。

STM32的SDIO控制器支持多媒体卡（MMC卡）、SD存储卡、SDI/O卡和CE-ATA设备。

SDIO框图

 

 

 复位后SDIO_D0用于数据传输。初始化后主机能够改变数据总线的宽度（经过ACMD6命令设置）

若是一个多媒体卡接到了总线上，则SDIO_D0、SDIO_D[3:0]或SDIO_D[7:0]能够用于数据传输。      

MMC版本V3.31和以前版本的协议只支持1位数据线，因此只能用SDIO_D0（为了通用性考虑，在程序里面咱们只要检测到是MMC卡就设置为1位总线数据）

0二、SDIO特色

①与多媒体卡系统规格书版本4.2全兼容。支持三种不一样的数据总线模式：1位(默认)、4位和8位。

②与较早的多媒体卡系统规格版本全兼容(向前兼容)。

③与SD存储卡规格版本2.0全兼容。

④与SDI/O卡规格版本2.0全兼容：支持两种不一样的数据总线模式：1位(默认)和4位。

⑤彻底支持CE-ATA功能(与CE-ATA数字协议版本1.1全兼容)。8位总线模式下数据传输速率可达48MHz。

⑥数据和命令输出使能信号，用于控制外部双向驱动器。

0三、SDIO时钟

卡时钟（SDIO_CK）：每一个时钟周期在命令和数据线上传输1位命令或数据。对于SD或SD I/O卡，时钟频率能够在0MHz至25MHz间变化。

SDIO适配器时钟（SDIOCLK）：该时钟用于驱动SDIO适配器，可用于产生SDIO_CK时钟。SDIOCLK来自PLL48CK(48Mhz)。

APB2总线接口时钟（PCLK2）：该时钟用于驱动SDIO的APB2总线接口，其频率为PCLK2=84Mhz。

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

注意：在SD卡初始化时，SDIO_CK不能够超过400Khz，初始化完成后，能够设置为最大频率（但不能够超过SD卡最大操做频率）

0四、SDIO的命令与响应

命令

SDIO的命令分为：应用相关命令(ACMD)和通用命令(CMD)两部分。发送ACMD时，需先发送CMD55。

SDIO全部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命令格式以下表所示：

 

 其中：除了命令索引和参数须要咱们设置，其余都是由SDIO硬件自动控制。命令索引（如CMD0，CMD1之类）由SDIO_CMD寄存器设置，命令参数则由SDIO_ARG寄存器设置

响应

通常SD卡在接收到命令行，都会有一个应答（CMD0例外），这个应答咱们也称之为响应。STM32的SDIO接口，支持2种响应类型：短响应(48位)和长响应(136位)

STM32 SDIO短响应（48位）格式以下表所示：

 

 

 STM32 SDIO长响应（136位）格式以下表所示

 

 

 不管是短响应仍是长响应，硬件都会自动滤除了起始位、传输位、CRC7以及结束位等信息，对于短响应，命令索引存放在SDIO_RESPCMD寄存器，参数则存放在SDIO_RESP1寄存器里面。对于长响应，则仅留CID/CSD位域，存放在SDIO_RESP1~SDIO_RESP4等4个寄存器。

SD卡的响应

SD卡总共有6类响应（R一、R1b、R二、R三、R六、R7），咱们这里以R1为例简单介绍一下。R1（普通响应命令）响应属于短响应，其长度为48位，以下表所示：

 

 

在收到R1响应后，咱们能够从SDIO_RESPCMD寄存器和SDIO_RESP1寄存器分别读出命令索引和卡状态信息。关于其余响应的介绍，请你们参考光盘:《SD卡2.0协议.pdf》

0五、SDIO块数据传输

多数据块读操做

SDIO与SD卡通讯通常以数据块的形式进行传输，SDIO(多)数据块读操做，以下图所示

 

 从机在收到主机相关命令后，开始发送数据块给主机，全部数据块都带CRC校验(由硬件自动处理)，单个数据块读的时候，在收到1个数据块之后便可以中止了，不须要发送中止命令(CMD12).可是多块数据读的时候，SD卡将一直发送数据给主机，直到接到主机发送的STOP命令(CMD12)

多数据块写操做

SDIO(多)数据块写操做，以下图所示

 

 

 数据块写操做同数据块读操做基本相似，只是数据块写的时候，多了一个繁忙判断，新的数据块必须在SD卡非繁忙的时候发送。这里的繁忙信号由SD卡拉低SDIO_D0，以表示繁忙，SDIO硬件自动控制，不须要咱们软件处理。

注意：当SDIO_CK频率过快时，可能致使SD卡通讯失败，此时，建议下降SDIO_CK试试。

0六、代码

STM32的SDIO控制器驱动仍是很复杂的，ST提供了stm32f2x_sdio_sd.c驱动文件，咱们组要修改对应的GPIO驱动便可。

/**
  * @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等配置使用默认的便可。

咱们须要使用的函数接口有

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);

下载验证

 

SDIO驱动和硬件PCB开源地址：

https://github.com/strongercjd/STM32F207VCT6

 

点击查看本文所在的专辑，STM32F207教程