【经验分享】STM32 SDIO详解

STMCU小助手 · 2022-04-17T13:15:35+00:00

1、SDIO简介. X, F. O: a" |2 ~9 A6 | 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，它可以兼容之前的SD卡，并可以连接SDIO接口设备，比如：蓝牙、WIFI、照相机等。 ; C* }0 Q2 S, I+ G9 q* w, z/ t" o& L: V- @3 ]+ e SDIO和SD卡规范间的一个重要区别是增加了低速标准。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。低速卡支持类似调制解调器、条码扫描仪和GPS接收器等应用。 1 k t, i8 c- r% q- V; u" o2 `6 G" w7 E$ T9 b9 t0 v 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。1 q* t( H; z( V+ c' w ! U6 i3 Q& U! N+ F7 a8 e SDIO框图# M: w [( d( P& o& Q+ }* Q2 ? 7 x* X6 ?1 s$ {6 [ & y$ b9 C, |; M. \, I5 e% S " Q& t7 C" K! N( @0 E复位后SDIO_D0用于数据传输。初始化后主机可以改变数据总线的宽度（通过ACMD6命令设置）$ a* l$ \, C5 [& q8 `" O6 _ 3 [5 J" z3 C! a* O0 Y: t如果一个多媒体卡接到了总线上，则SDIO_D0、SDIO_D[3:0]或SDIO_D[7:0]可以用于数据传输。 % }0 L) k# B, X( d7 U. V' D1 n; e# x- I MMC版本V3.31和之前版本的协议只支持1位数据线，所以只能用SDIO_D0（为了通用性考虑，在程序里面我们只要检测到是MMC卡就设置为1位总线数据） + B1 `8 R; R) _$ t: T$ N 7 L9 T9 b. T% d9 ^- e' s02、SDIO特点0 i( x# @/ L7 D9 P+ N/ p$ A ①与多媒体卡系统规格书版本4.2全兼容。支持三种不同的数据总线模式：1位(默认)、4位和8位。 }% V! s! b# [7 P5 G ; [8 B2 m0 p) W) b ②与较早的多媒体卡系统规格版本全兼容(向前兼容)。) n# M g& K& n/ w: Q+ u + b4 A1 _7 B: |* Q' f- }4 N, v③与SD存储卡规格版本2.0全兼容。 1 _; I( D$ b$ G4 H J# Q3 u8 }2 z5 N, x- H3 i# j+ _1 [! h, ] ④与SDI/O卡规格版本2.0全兼容：支持两种不同的数据总线模式：1位(默认)和4位。 : @$ i, l3 }' @& P# e, F# E ) D5 J8 O* g+ y1 N3 y& c/ j/ [⑤完全支持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。 c E: d" v {* G; P+ w : E6 i7 o0 B2 b/ a$ h⑥数据和命令输出使能信号，用于控制外部双向驱动器。4 B/ l9 f& S6 X7 k# b) _) [ 8 v8 X- n8 I6 E0 r" _7 ?03、SDIO时钟 ; c ~( ]0 { V) M% ` C p1.卡时钟（SDIO_CK）：每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，时钟频率可以在0MHz至25MHz间变化。 - l5 [0 z1 R. a8 K+ U2 d1 [: P, l, }5 W+ x 2.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)。$ I7 ], o# z4 [! G% M + J$ X, @3 @* w" ~# k/ wAPB2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。 6 {; p" s( P% ?4 u9 F " T' E. [+ c; h" ]6 F0 h& M" Z# JSDIO_CK计算公式：SDIO_CK=SDIOCLK/(2+CLKDIV) . a7 ?( Y% Y$ ?" S; [* W* p 8 E1 s: S4 N2 w, n/ q5 A( Z7 o注意：在SD卡初始化时，SDIO_CK不可以超过400Khz，初始化完成后，可以设置为最大频率（但不可以超过SD卡最大操作频率）% p2 `+ k% X. t- o2 x 7 S2 u# g! ?9 h, {4 S8 i( |/ F } 04、SDIO的命令与响应; n. [9 c* D- a! w, [/ w) H/ t 命令, t" ]+ F0 ^! x6 A5 r- B2 F) B1 v P T" J& K- c- Z2 j, \1.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。) k9 o* S4 R' r ! L/ N! a. A) z/ k1 k2.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： X' o6 P/ ]/ [2 c! N, E 8 y! 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S8 Q( B$ S ' P* v; t! i2 ^$ i @* z SD卡总共有6类响应（R1、R1b、R2、R3、R6、R7），我们这里以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，如下表所示：4 U% V: S& e3 J) c; F: d/ | ( X6 b6 h3 Q# O% \4 f* f) Z$ y 8 m2 G b# h! m8 A; w8 b3 B & _. U1 P& C& [8 e在收到R1响应后，我们可以从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。关于其他响应的介绍，请大家参考光盘:《SD卡2.0协议.pdf》* K$ x7 O* B7 K" u; d " P* m4 t; [! O! K$ J. F' B 05、SDIO块数据传输 : `2 ^( e$ t$ a1 a( m" c+ ~多数据块读操作8 i3 o9 o1 _0 C o9 V |6 t0 `# a$ G, b 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' _1 H9 k0 v, i+ B$ w # k/ b) X& a) q m6 l& Z" w1 } " b6 e" `: h$ S9 _4 Q6 H$ R5 I # l- h. g% V. y9 M8 j' m5 J 从机在收到主机相关命令后，开始发送数据块给主机，所有数据块都带CRC校验(由硬件自动处理)，单个数据块读的时候，在收到1个数据块以后即可以停止了，不需要发送停止命令(CMD12).但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) : T/ \) z# \4 ^! E! \% G* R; a" e0 f/ b% f) j) [8 ~6 i8 k0 F$ T 多数据块写操作 7 i: D; r, y; z+ z7 D, u6 x . t& t h9 G% p- f: {) TSDIO(多)数据块写操作，如下图所示 2 N7 Z5 O6 ~# a7 X 3 w* i8 Y2 G' Y8 ? & f5 b2 a- E+ J; M + R" h' { u/ L5 a数据块写操作同数据块读操作基本类似，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，不需要我们软件处理。$ c4 K, H: ~% N+ ] 7 i7 ]2 W3 M h: K5 {5 ^ 注意：当SDIO_CK频率过快时，可能导致SD卡通信失败，此时，建议降低SDIO_CK试试。 9 n; D' i% R+ u4 i8 A- q7 L' q. ^( h3 t" z; U 06、代码 / x) }4 c* F6 PSTM32的SDIO控制器驱动还是很复杂的，ST提供了stm32f2x_sdio_sd.c驱动文件，我们组要修改对应的GPIO驱动即可。 7 s: u- G( u0 r/ n8 f8 P* p; ~: C. T9 p$ P, h# \3 k /** . j9 b9 ?/ s% O5 H4 C# M9 i, B% I, Q * @brief Initializes the SD Card and put it into StandBy State (Ready for 3 W3 v* X4 r* N0 M9 W * data transfer).3 Y& [) H9 Z/ P * @param None 8 ~& F: B1 T: S# H* c% j0 e" V/ S * @retval None % |7 a( X" ~& L. n4 ~ */ 7 D) C/ B; ` x& ~void SD_LowLevel_Init(void) 5 g; j& n% ^! 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GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11; 0 J2 Z& ]9 r2 H# I, Z& W- ^: n GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_25MHz; 7 |# k% L7 N3 j GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF; ) e8 G% D: o* A0 ] GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; 2 n% Y$ d2 R( y: ^6 h, E GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; , c5 m( O, R! o4 N1 P: H; [* F GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);: Q1 \; H6 F! ?- i + _2 m' j: r/ t3 L/ L /* Configure PD.02 CMD line */ V3 I* Y4 Y# r GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2; - n; H" H7 I5 W' e8 U+ @; z- k GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure); 5 X7 [, j* S j% Z5 D9 ^5 D8 z! H2 [9 u4 F; K) F& L$ E: H+ O ~ /* Configure PC.12 pin: CLK pin */& }2 g6 _* f" t4 L GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12; * @9 a" p" u/ {* q. V* K GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;0 a! k5 l7 W1 T0 u/ A" j GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);6 x% m" A. 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STMCU小助手发布时间：2022-4-17 21:15

技术帖
文章封面:
文章简介:	STM32 SDIO详解

1、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，它可以兼容之前的SD卡，并可以连接SDIO接口设备，比如：蓝牙、WIFI、照相机等。

SDIO和SD卡规范间的一个重要区别是增加了低速标准。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。低速卡支持类似调制解调器、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。初始化后主机可以改变数据总线的宽度（通过ACMD6命令设置）

如果一个多媒体卡接到了总线上，则SDIO_D0、SDIO_D[3:0]或SDIO_D[7:0]可以用于数据传输。

MMC版本V3.31和之前版本的协议只支持1位数据线，所以只能用SDIO_D0（为了通用性考虑，在程序里面我们只要检测到是MMC卡就设置为1位总线数据）

02、SDIO特点
①与多媒体卡系统规格书版本4.2全兼容。支持三种不同的数据总线模式：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：支持两种不同的数据总线模式：1位(默认)和4位。

⑤完全支持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。

03、SDIO时钟
1.卡时钟（SDIO_CK）：每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，时钟频率可以在0MHz至25MHz间变化。

2.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不可以超过400Khz，初始化完成后，可以设置为最大频率（但不可以超过SD卡最大操作频率）

04、SDIO的命令与响应; n. [9 c* D- a! w, [/ w) H/ t
命令

1.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。

2.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：

其中：除了命令索引和参数需要我们设置，其他都是由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

1.一般SD卡在接收到命令行，都会有一个应答（CMD0例外），这个应答我们也称之为响应。STM32的SDIO接口，支持2种响应类型：短响应(48位)和长响应(136位)

2.STM32 SDIO短响应（48位）格式如下表所示：

STM32 SDIO长响应（136位）格式如下表所示

不论是短响应还是长响应，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（R1、R1b、R2、R3、R6、R7），我们这里以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，如下表所示：

在收到R1响应后，我们可以从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。关于其他响应的介绍，请大家参考光盘:《SD卡2.0协议.pdf》

05、SDIO块数据传输
: `2 ^( e$ t$ a1 a( m" c+ ~多数据块读操作

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

从机在收到主机相关命令后，开始发送数据块给主机，所有数据块都带CRC校验(由硬件自动处理)，单个数据块读的时候，在收到1个数据块以后即可以停止了，不需要发送停止命令(CMD12).但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)

多数据块写操作

SDIO(多)数据块写操作，如下图所示

数据块写操作同数据块读操作基本类似，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，不需要我们软件处理。

注意：当SDIO_CK频率过快时，可能导致SD卡通信失败，此时，建议降低SDIO_CK试试。

06、代码
STM32的SDIO控制器驱动还是很复杂的，ST提供了stm32f2x_sdio_sd.c驱动文件，我们组要修改对应的GPIO驱动即可。

/**
. j9 b9 ?/ s% O5 H4 C# M9 i, B% I, Q
* @brief Initializes the SD Card and put it into StandBy State (Ready for 3 W3 v* X4 r* N0 M9 W
* data transfer).3 Y& [) H9 Z/ P
* @param None
8 ~& F: B1 T: S# H* c% j0 e" V/ S
* @retval None
% |7 a( X" ~& L. n4 ~
*/
7 D) C/ B; ` x& ~
void SD_LowLevel_Init(void)
5 g; j& n% ^! H
{
8 u5 |9 N2 ^+ L1 @" u7 X
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;7 b- s+ F% T1 m: j7 D" F& H
% r& @" u. O( ?0 }1 z6 q1 S
/* GPIOC and GPIOD Periph clock enable */
9 H& z/ x" [7 F
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) l: `' h7 u+ n3 Z- z i4 y
8 u8 q) B) R; `1 e- f
GPIO_PinAFConfig(GPIOC, GPIO_PinSource8, GPIO_AF_SDIO);
1 x* V! i3 I' y3 S# ]' D
GPIO_PinAFConfig(GPIOC, GPIO_PinSource9, GPIO_AF_SDIO);
M, d, [- L) |! [
GPIO_PinAFConfig(GPIOC, GPIO_PinSource10, GPIO_AF_SDIO);
4 x" t: a) {* y6 ]1 X( u
GPIO_PinAFConfig(GPIOC, GPIO_PinSource11, GPIO_AF_SDIO);; U4 y( m8 x" Y
GPIO_PinAFConfig(GPIOC, GPIO_PinSource12, GPIO_AF_SDIO);) }: Z7 y9 Z8 \% F" T
GPIO_PinAFConfig(GPIOD, GPIO_PinSource2, GPIO_AF_SDIO);# A3 l W- H# |- U/ u: r! E& K+ Y
F: ?1 H6 l7 ^; c0 W
/* Configure PC.08, PC.09, PC.10, PC.11 pins: D0, D1, D2, D3 pins */
7 g' s! U" P# ?
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11;
0 J2 Z& ]9 r2 H# I, Z& W- ^: n
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_25MHz;
7 |# k% L7 N3 j
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
) e8 G% D: o* A0 ]
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
2 n% Y$ d2 R( y: ^6 h, E
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
, c5 m( O, R! o4 N1 P: H; [* F
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);: Q1 \; H6 F! ?- i
+ _2 m' j: r/ t3 L/ L
/* Configure PD.02 CMD line */ V3 I* Y4 Y# r
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
- n; H" H7 I5 W' e8 U+ @; z- k
GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);
5 X7 [, j* S j% Z5 D9 ^5 D8 z! H2 [
9 u4 F; K) F& L$ E: H+ O ~
/* Configure PC.12 pin: CLK pin */& }2 g6 _* f" t4 L
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;
* @9 a" p" u/ {* q. V* K
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;0 a! k5 l7 W1 T0 u/ A" j
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);6 x% m" A. V7 M; D# j
# q# B. a! _9 ~' d5 s
/*!< Configure SD_SPI_DETECT_PIN pin: SD Card detect pin */( f7 {0 B1 O( x$ X, s" K
/*GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SD_DETECT_PIN;
* K5 l/ H* ]- f4 j6 c# @
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;
6 ]1 Y/ S- r2 c& `, e# A
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
. {/ k( i( B+ X9 e' A6 q
GPIO_Init(SD_DETECT_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);*/" H, h! w! w1 b) u9 ~4 ?9 ]
8 ]6 J* _( Q: J0 a! R8 b
/* Enable the SDIO APB2 Clock */2 v9 u: a* H, e3 q. [2 }
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SDIO, ENABLE);
0 r$ }0 @$ c4 I; N5 u' x% }" R S6 z
E0 a8 m* I+ Q6 V6 z& T/ _, Z! u5 {
/* Enable the DMA2 Clock *// p* ~4 C+ ^- P
RCC_AHB1PeriphClockCmd(SD_SDIO_DMA_CLK, ENABLE);
8 L' b6 ]" ?2 k) }5 O
}% `, l3 t' T( C5 ~$ b6 g( s' K

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DMA等配置使用默认的即可。

我们需要使用的函数接口有

SD_Error SD_Init(void);
0 P9 S% u5 o$ T2 T$ T E! w
SD_Error SD_Erase(uint32_t startaddr, uint32_t endaddr);
8 ?9 l* [5 z$ m9 W5 {3 P
SD_Error SD_WriteBlock(uint8_t *writebuff, uint32_t WriteAddr, uint16_t BlockSize);
6 H x) L, w' g' J7 |7 i+ B1 M9 Z
SD_Error SD_ReadBlock(uint8_t *readbuff, uint32_t ReadAddr, uint16_t BlockSize);

复制代码

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