嵌入式系统学习——STM32之SD卡（下）

SDIO简介-SDIO寄存器

SDIO电源控制寄存器（SDIO_POWER）

        该寄存器只有最低2位(PWRCTRL[1:0])有效，其他都是保留位，STM32复位以后，PWRCTRL=00，处于掉电状态。所以，我们首先要给SDIO上电，设置这两个位为：11。

SDIO时钟控制寄存器（SDIO_CLKCR）

SDIO参数寄存器（SDIO_ARG）

       该寄存器用于存储命令参数。注意：参数必须先于命令写入。

SDIO命令寄存器（SDIO_CMD）

      低6位为命令索引，即要发送的命令索引号（如发送CMD1，其值为1，索引就设置为1）。位[7:6]，用于设置等待响应位，用于指示CPSM是否需要等待，以及等待类型等。CPSM：即命令通道状态机，请参考《STM32中文参考手册》相关章节。命令通道状态机我们一般都是开启的，所以位10要设置为1。

SDIO命令响应寄存器（SDIO_RESPCMD）

        该寄存器只有低6位有效，比较简单，用于存储最后收到的命令响应中的命令索引。如果传输的命令响应不包含命令索引，则该寄存器的内容不可预知。

SDIO命令响应1~4寄存器（SDIO_RESPx，x=1~4）

      命令响应寄存器组，总共包含4个32位寄存器组成，用于存放接收到的卡响应部分的信息。如果收到短响应，则数据存放在SDIO_RESP1寄存器里面，其他三个寄存器没有用到。而如果收到长响应，则依次存放在SDIO_RESP1~ SDIO_RESP4里面

SDIO数据定时器寄存器（SDIO_DTIMER）

      该寄存器用于存储以卡总线时钟（SDIO_CK）为周期的数据超时时间，一个计数器将从SDIO_DTIMER寄存器加载数值，并在数据通道状态机(DPSM)进入Wait_R或繁忙状态时进行递减计数，当DPSM处在这些状态时，如果计数器减为0，则设置超时标志。DPSM：即数据通道状态机，类似CPSM，详见《STM32中文参考手册》相关章节。
        注意：在写入数据控制寄存器（SDIO_DCTRL），进行数据传输之前，须先写入该寄存器（SDIO_DTIMER）和数据长度寄存器（SDIO_DLEN）！

SDIO数据长度寄存器（SDIO_DLEN）

      该寄存器低25位有效，用于设置需要传输的数据字节长度。对于块数据传输，该寄存器的数值，必须是数据块长度（通过SDIO_DCTRL设置）的倍数。
      即：假定数据块大小为512字节，那么SDIO_DLEN的设置，必须是512的整数倍，最大可以设置读取65535个数据块。

SDIO数据控制寄存器（SDIO_DCTRL）

      该寄存器，用于控制数据通道状态机(DPSM)，包括数据传输使能、传输方向、传输模式、DMA使能、数据块长度等信息的设置。
     我们需要根据自己的实际情况，来配置该寄存器，才可正常实现数据收发。

SDIO状态寄存器（SDIO_STA）

       状态寄存器可以用来查询SDIO控制器的当前状态，以便处理各种事务。比如SDIO_STA的位2表示命令响应超时，说明SDIO的命令响应出了问题。我们通过设置SDIO_ICR的位2则可以清除这个超时标志。

SDIO数据FIFO寄存器（SDIO_FIFO）

      数据FIFO寄存器包括接收和发送FIFO，他们由一组连续的32个地址上的32个寄存器组成，CPU可以使用FIFO读写多个操作数。例如我们要从SD卡读数据，就必须读SDIO_FIFO寄存器，要写数据到SD卡，则要写SDIO_FIFO寄存器。SDIO将这32个地址分为16个一组，发送接收各占一半。而我们每次读写的时候，最多就是读取接收FIFO或写入发送FIFO的一半大小的数据，也就是8个字（32个字节）。
注意：操作SDIO_FIFO必须是以4字节对齐的内存操作，否则可能出错！

SD卡简介-什么是SD卡？

       SD卡（Secure Digital Memory Card）即：安全数码卡，它是在MMC的基础上发展而来，是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备，它被广泛地于便携式装置上使用，例如数码相机、个人数码助理(PDA)和多媒体播放器等。SD卡由日本松下、东芝及美国SanDisk公司于1999年8月共同开发研制。

      SD卡按容量分类，可以分为3类：SD卡、SDHC卡、SDXC卡，如下表所示：

      SD卡由9个引脚与外部通信，支持SPI和SDIO两种模式，不同模式下，SD卡引脚功能描述如下表所示：

SD卡简介-SD卡特点

①高容量，最大可达2TB（目前已有512GB的SD卡）。
②高安全性。 
③高速，目前已有读取速度近100MB/S的SD卡。
④体积小巧，标准SD卡大小只有一张邮票大小，重量仅2g。
⑤接口简单，支持SPI和SDIO两种访问模式。

注意：TF卡+卡套，组合起来也可以当SD卡用，不过，很大一部分TF卡，不支持SPI访问模式。所以，SPI驱动SD卡的时候，尽量选择大卡(SD卡)，而不要选择TF卡。

SD卡简介-SD卡寄存器

SD卡一般有5个寄存器，如下表：

SD卡简介-SD卡初始化

      从SD卡初始化流程可知，不管什么卡（这里我们将卡分为4类：SD2.0高容量卡（SDHC，最大32G），SD2.0标准容量卡（SDSC，最大2G），SD1.x卡和MMC卡），首先我们要执行的是卡上电（设置SDIO_POWER
[1:0]=11），上电后发送CMD0，对卡进行软复位，之后发送CMD8命令，用于区分SD卡2.0，只有2.0及以后的卡才支持CMD8命令，MMC卡和V1.x的卡，是不支持该命令的。 CMD8命令格式如下表：

       在发送CMD8的时候，通过其带的参数我们可以设置VHS位，以告诉SD卡，主机的供电情况，让SD卡知道主机的供电范围。

VHS位定义如下表所示：VHS位定义如下表所示：

      这里我们使用参数0X1AA，即告诉SD卡，主机供电为2.7~3.6V之间，如果SD卡支持CMD8，且支持该电压范围，则会通过CMD8的响应（R7，关于SD卡响应，请参考《SD卡2.0协议.pdf》第4.9节）将参数部分原本返回给主机，如果不支持CMD8，或者不支持这个电压范围，则不响应。
      在发送CMD8后，发送ACMD41（注意：发送ACMD41之前，要先发送CMD55），来进一步确认卡的操作电压范围，并通过HCS位来告诉SD卡，主机是不是支持高容量卡（SDHC）。

CMD2用于获取CID寄存器数据，CID寄存器各位定义如下表：

      SD卡在收到CMD2后，将返回R2长响应（136位），其中包含128位有效数据（CID寄存器内容），存放在SDIO_RESP1~4等4个寄存器里面。通过读取这四个寄存器，就可以获得SD卡的CID信息。

       CMD3，用于设置卡相对地址（RCA，必须为非0），对于SD卡（非MMC卡），在收到CMD3后，将返回一个新的RCA给主机，方便主机寻址。RCA的存在允许一个SDIO接口挂多个SD卡，通过RCA来区分主机要操作的是哪个卡。对于MMC卡，则不是由SD卡自动返回RCA，而是主机主动设置MMC卡的RCA，即通过CMD3带参数（高16位用于RCA设置），实现RCA设置。同样MMC卡也支持一个SDIO接口挂多个MMC卡，不同于SD卡的是所有的RCA都是由主机主动设置的，而SD卡的RCA则是SD卡发给主机的。
       在获得卡RCA之后，我们便可以发送CMD9（带RCA参数），获得SD卡的CSD寄存器内容，从CSD寄存器，我们可以得到SD卡的容量和扇区大小等十分重要的信息。CSD寄存器我们在这里就不详细介绍了，关于CSD寄存器的详细介绍，请参考《SD卡2.0协议.pdf》。
        至此，我们的SD卡初始化基本就结束了，最后通过CMD7命令，选中我们要操作的SD卡，即可开始对SD卡的读写操作了。

参考：开源电子网   STM32中文参考手册