ALIENTEKSTM32SDIO+4位DMA模式教程(寄存器+精简+稳定版)

1、www. alientek comALIENTEK STM32开发板AN1302AN1302 STM32 SDIO 的使用木应用文档（AN1302,对应ALIENTEK战舰STM32扩展实验2 ）将教人家如何使用STM32 的SDIO接II来驱动SD卡，并结合FATFS,实现对SD卡的读写操作。本文档分为如卜JL部分：1, SDIO简介2, 硬件连接3, 软件实现4, 验证1、SDIO接口简介STM32F103人容战系列（FLASH2256K）产品都含仃SDIO控制器，ALIENTEK战舰STM32 开发板所使用STM32F1O3ZET6就属于大容帚产品,带有SDIO接II。本节,我们将简单介

2、绍 STM32的SDIO接II,包括:功能及框图、时钟、命令与响应和相关寄存器简介等,最 后，我们将介绍SD卡的初始化流程。1.1 SDIO主要功能及框图STM32的SDIO控制器支持多媒体卡（MMC卡）、SD存储卡、SD I/O卡和CE-ATA设备等。 SDIO的主要功能如卜：> 与多媒体卡系统规格帖版本4.2全兼容。支持二种不同的数据总线模式：1位（默认）、 4位和8位。> 与较早的多媒体卡系统规格版木全兼容（向前兼容）。> 与SD存储卡规格版本2.0全兼容。> 与SDI/O卡规格版木2.0全兼容：支持良种不同的数据总线模式：1位似认）和4 位。> 完全支持C

3、E-ATA功能（与CE-ATA数字协议版本1.1全兼容）。8位总线模式F 数据传输速率可达48MHz。> 数据和命令输出使能信号，用丁控制外部双向驱动器。STM32的SDIO控制器包倉2个部分：SDIO适配器模块和AHB总线接I I, JC功能框图如 图1.1.1所示：HCLK/2SDIOCLK图1.1.1 STM32的SDIO控制器功能框图复位后默认情况F SDIO_DO用数据传输。初始化厉主机吋以改变数据总线的宽度(通 id ACMD6命令设置)。如果一个多媒体卡接到了总线上，则SDIO_DO、SDIO_D3:0或SDIO_D7:0冋以用J：数 据传输。MMC版本V3.31和Z前版本

4、的协议只支持1位数据线，所以只能用SDIO_DO (为 了通用性考偲，在程序里面我们只要检测到是MMC V就设置为1位总线数据)。如果一个SD或SD I/O卡接到了总线上，可以通过主机配置数据传输使用SDIO_DO或 SDI0_D3:0o所有的数据线都工作在推挽模式。SDIO_CMD有两种操作模式： 用于初始化时的开路模式(仅用I" MMC版本V3.31或Z前版本) 用丁命令传输的推挽模式(SD/SD I/O卡和MMC V4.2在初始化时也使用推挽驱动)1.2 SDIO的时钟从图1.1.1我们可以看到SDIO总共有3个时钟，分别是：卡时钟(SDIO-CK)：每个时钟周期在命令和数据线

5、上传输1位命令或数据。对J：多媒 体卡V3.31协议，时钟频率可以在0MHz至20MHz间变化;对于多媒体k V4.0/4.2协议，时 钟频率可以在0MHz至48MHz间变化:对于SD或SD I/O卡，时钟频率可以在0MHz至25MHz 间变化。SDIO适配器时钟(SDIOCLK)：该时钟用于驱动SDIO适配器，其频率等于AHB总线频 率(HCLK),并用丁产生SDIO_CK时钟。AHB总线接口时钟(HCLK/2)：该时f中用加动SDIO的AHB总线接I I，其频率为HCLK/2 前面提到，我们的SD卡时钟(SDIO_CK),根据卡的不同，可能有好儿个区间，这就涉 及到时钟频率的设置，SDIO

6、_CK与SDIOCLK的关系为：SDIO_CK=SDIOCLK/(2+CLKDIV)其中,SDIOCLK为HCLK, 般是72Mhz,而CLKDIV则是分配系数，可以通过SDIO的 SDIO_CLKCR寄存器进行设置(确保SDIO.CK不超过卡的最人操作频率)。这里耍提醉大家,在SD尺刚刚初始化的时候，其时钟频率(SDIO-CK)：不能超过400Khz 的，否则町能无法完成初始化。在初始化以后，就町以设置时钟频率到最人了(但不可超过 SD卡的最人操作时钟频率)。1.3 SDIO的命令与响应SDIO的命令分为应用相关命令(ACMD)和通用命令(CMD)两部分，应用相关命令 (ACMD)的发送，必

7、须先发送通用命令(CMD55),然后才能发送应用相关命令(ACMD)。 SDIO的所冇命令和响应都是通过SDIO_CMD引脚传输的，任何命令的长度都是固定为48位, SDIO的命令格式如表1.3.1所示：位宽度数值说明4710开始位4611传输位45:406-命令索引39:832-参数7：17-CRC?011结束位衣13.1 SDIO命令格式所有的命令都是由STM32发出，其中开始位、传输位、CRC7和结束位由SDIO硬件控 制，我们盂耍设置的就只仃命令索引和参数部分。其中命令索引（如CMDO, CMD1Z类的） 在SDIO_CMD寄存器里面设置，命令参数则由寄存器SDIO_ARG设置。一般情

8、况卜，选中的SD卡在接收到命令Z后，都会回复一个应答（注意CMDO是无应 答的），这个应答我们称之为响应，响应也是在CMD线上串行传输的。STM32的SDIO控制 器支持2种响应类型，即:短响应（48位）和长响应（136位），这两种响应类型都带CRC 错谋检测（注意不带CRC的响应应该忽略CRC错误标志，如CMD1的响应）。短响应的格式如表1.3.2所示：位宽度数值说明4710开始位4610传输位45406命令索引39:832参数717011结束位1.3.2 SDIO命令格式长响应的格式如表1.3.3所示:位宽度数值说明13510开始位13410传输位(133:1286111111保留1271

9、127-CID或CSD（包含内部CRG7）01I结束位表1.3.3SDIO命令格式同样，硬件为我们滤除了开始位、传输位、CRC7以及结束位等信息,对于短响应,命 令索引心放在SDIO_RESPCMD寄存器，参数则存放在SDIO_RESP1寄存器里而。对J：长响应, 则仅留CID/CSD位域，存放在SDIO_RESP1SDIO_RESP4等4个寄存器。SD存储卡总共有5类响应（Rl、R2、R3、R6、R7）,我们这里以R1为例简单介绍一 R1 （普通响应命令）响应输入短响应，其长度为48位,R1响应的格式如13.4所示:位域宽度数值说明47I0开始位46I0传输位45406X命令索引39:832

10、X卡状态7：17XCRC7011结束位衷1.3.4 R1响应格式在收到R1响应后，我们可以从SDIO_RESPCMD窃存器和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，请人家参考光盘:SD卡2.0协议小（0或STM32 中文参考手册_V10.pdf。我们看看数据在SDIO控制器与SD卡Z间的传输。对r SDI/SDI0存储器，数据 是以数据块的形式传输的，而X1T-MMC卡，数据是以数据块或昔数据流的形式传输。本节 我们只考虑数据块形式的数据传输。SDIO （多）数据块读操作,如图1.3.1所示：SDIO CMD 主机至卡卡至主机I卡至上机的敷祁Stop命令

11、停止故据传输和令H响应www. openedv. com2013-03-10www. alientek comALIENTEK STM32开发板AN1302www. openedv. com2013-03-10www. alientek comALIENTEK STM32开发板AN1302SDIO D|数据块|cc卜数IR停止慄作读数押块操作多个读数抵块操作1.3.1 SDIO （多）数据块读操作从上图，我们町以看出，从机在收到主机相关命令后，开始发送数据块给主机，所冇数 据块都带冇CRC校验值（CRC （11 SDIO唤件自动处理），单个数据块读的时候，在收到1个数 据块以后即町以停止了，不

12、盂耍发送停止命令（CMD12）。但是幺块数据读的时候，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）oSDIO （多）数据块写操作,如图132所示：命令卜响应1T数据块| crcH繁忙|, 数州仔止廉作多个数据块写操作Slop命令 停止数擁传输主机至卡卡至主机Iv 主机至卡的教料SDIO CMD- 命令H响2|SDIO D 町能的卡繁忙 CE-ATA 需 SI图1.3.2SDIO (多)数据块写操作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，女了一个繁忙判断，新 的数据块必须在SD 繁忙的时候发送。这里的繁忙信号宙SD K拉低SDIO_DO,以衣示繁 忙

13、，SDIO硬件自动控制，不需耍我们软件处理。SDIO的命令与响应就为人家介绍到这电。1.4 SDIO相关寄存器介绍第一个,我们来看SDIO电源控制寄存器(SDIO_POWER),该寄存器定义如图1.4.1所 示：31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 543210保留PWRCTF1resrw忖312保RL始终读为6位1:0PWRCTRL：电源控制位(Power supply control bi 达些位用丁定义M时钟的F前功能状志： 00：申源关匸的时W停心。01：保留.10：保宙的上电

14、状念11：上电状念.卡的时钟开启。图1.4.1 SDIO_POWER寄存器位泄义该寄存器复位值为0,所以SDIO的电源是关闭的，我们耍启用SDIO,第一步就是耍设 置该寄存器最低2个位均为1,让SDIO上电，开启卡时钟。第：个，我们看SDIO时钟控制寄存器(SDIO_CLKCR),该寄心器主要用设B SDIO_CK 的分配系数，开关等，并对以设置SDIO的数据位宽，该寄存器的定义如图142所示：31 30 20 CS 27 26 25 21 23 22 21 20 19 IS 17 16 15 11 13 12 11 10 0 S 76 543210保留IW TWIDBLJSCLKDIVres

15、rv nr rv rv rv nrr/宵位 31:15保留.姑终读为0。何14hwfc.en：恻件角拎制怦能(HW Flow control enable)0：关W1破件渝拎制1：便能皴件渝梓制X件辭孙卄r拎刮活关十TXFPOE和RXFIFOF申特信号的吉乂诂参考20 9 11 了的SOIO状杰 需存88的亡义位13NEGEDGE SDIO_CK相位送桂位(SDIO.CK dephasing selection bit) 0：在左时钟SDIOCLK的上升沿产牛SDIO-CIC1,在主左钟SDIOCLK的下晞沿产1SDIO CK.位 12:11WIDBUS：觅总线能位(Wide bus mode

16、 enable bit) 00； 认总线模式.便用SDIO_D001： 4位总线模式.便用SDIO_D3:0,10： 8位总线模式.哝用SDIOJD7:OL何10bypass：旁祥m中分频器 QocK divider oypass enable on)0：关I可旁烁 陋动SDIO_CK输岀信巧依范CLKDIV数值对SDIOCLK分频。 1:使能旁跨：SDQCLK宜按郭功SDQ GK辑出伯号.位9PWRSAV：省电配覺楼(Power saving configuration bit)为/省电乌总线为空闲讨.设SPWRSAVftflJ以关闭SDIO_CKE钟續出。 0i始终絵出SDIO-CK*1：

17、仅在有总找活动时才输出SDQ CIG位8CLKEN： B-：钟使能位(Clock enable bit) o： sdio_ck关 nr1： SDIO CK便包位7:0CLKDIV,时沖分频系敎 Qock diS血factor)卜域定义r输亠时何(SDIOCLK)弓输出肘钟(SDIOCK)何的分頻系斷 SDIO CK频耳=SDIOCLK1CLKDIV 幼图1.4.2 SDIO_CLKCR寄存器位定义从上图可以看出时钟控制寄存器的最低8位，用J：控制SDIO_CK的分配,位8用于控 制SDIO_CK的开启和关闭。我们还可以通过位12:11,控制SDIO的数据位宽。第三个，我们耍介绍的是SDIO参数

18、制寄存器(SDIO.ARG),该寄存器比较简单，就是 一个32位寄存器，用丁存储命令参数，不过盂耍注意的是，必须在写命令Z前先写这个参 数寄存器！第四个,我们要介绍的是SDIO命令响应寄存器(SDIO_RESPCMD),该寄存器为32位, 比较简单，川存储瑕后收到的命令响应屮的命令索引。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。第任个，我们耍介绍的是SDIO响应寄存器纽(SDIO_RESP1SDIO_RESP4),该寄存器组 总共由4个32位寄心器组成，用存放接收到的卡响应部分信息。如果收到短响应，则数 据放在SDIO_RESP1寄存器里而，其他三个寄心器没仃用到。而如果收

19、到长响应，则依次 存放在 SDIO_RESP1 SDI0_RESP4 里面，如表 1.4.1 所示：寄存器短响应长响应SDIO RESP1卡状态：0卡状态127:96SDIO_RESP2不用卡状态95:64SDIO RESP3不用卡状态63：32SDIO RESP4不用卡状态31:1表141响应类型和SDIO_RESPx寄存器第七个,我们介绍SDIO命令寄存器(SDIO.CMD),该寄存器各位定义如图143所示:31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 L1 10 9876543210位 31:15保留.始终读为05

20、14ATACMD： C&ATA命令(CEATA command) 如臬设2E该位.CPSMH>CMD61.位13nIEN：不使能屮断(not interrupt enable) 如臬耒设赛该位.则使能CE-ATA设备的丰断位12ENCMDcompL 便炭CMD完成(Enable CMD completion) 如臬设置该位.则使能命令完成信号位11SDIOSuspend? SD I/O暂停命令(SD I/O suspend command) 如臬设58该程.则将娶发送的命令是一个警停命令(只陡用于SDIO"。位10CPSMEN：命令通道状态机(CPSM)便能也(Comm

21、and path state machine (CPSM) Enable bit)如臬设2!该包则便能CPSS位9WAITPEND： CPSM等待数抿传输(CmdPend内部信弓)(CPSM Waits for ends of data transfer (CmdPend internal signal)如臬设置该位.则CPSMA开始发送一个命令Z耐等特数据传输结束.位8WAITINT； CPSM 齐 f寺中斷谄求(CPSM waits for interrupt request) 如臬设置该位.则CPSM关闭命令超时控制并等待中斷请求。位7:6WAITRESP：皆待响险位(Wart for

22、response bits)这2位指小CPSM足占需婴等往响应.如柴需委等待响应.则指示响应类乩 00：无聃应.期待CMDSENT标志01：短响应，朝待CMDREND或CCRCFAIL标志10：无响应.期侍CMDSENT标志11：长咱应.胡待CMDREND咸CCRCFAIL标志位5:0CMDINDEX：命令窠引(Command index) 命令啸引足作为金令的一部分发送到尺中图143 SDIO_CMD寄存器位定义图中，我们这里只关心最低8位，Jt中最低6位为命令索引，也就是我们要发送的命令 索引号(比如发送CMD1,其值为1,索引就设置为1)。位7:6,用设置等待响应位，用 指示CPSM是否

23、盂要等待，以及等待类型等。这里的CPSM,即命令通道状态机，我们就 不详细介绍了，请参阅STM32中文参考于册V10的第368页，仃详细介绍。命令通道状 态机我们一般都是开启的，所以位10耍设置为lo第八个，我们要介绍的是SDIO数据定时器寄存器(SDIO_DTIMER),该寄存器用存储 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 我数值，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。这里的DPSM,即数据通道状态机， 类似CPSM,详细请参考STM32

24、中文参考手册V10的第372页。注意:在写入数据控制 寄存器，进行数据传输Z前，必须先写入该寄存器(SDIO_DTIMER)和数据长度寄存器 (SDIO_DLEN)!第九个，我们耍介绍的是SUIU数据长度奇存器(SUIU_LM±N),该奇存器低24位何效, 用设屋盂要传输的数据字节长度。对块数据传输，该寄器的数值，必须是数据块长度(通过SDIO_DCTRL设置)的倍数。第十个,我们要介绍的是SDIO数据控制寄存器(SDIO_DCTRL),该寄存器各位定义如 图144所示：31 30 29 28 27 26 25 21 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13

25、12 11 10 9876543210位 31 12保留.始终读为0。位"SDIOEN SD I/O煥能功社(SO I/O enabl? functions) 如果设置了该位.则DPSM执厅SDIQ卡转处的操杵.位10RWMOD：读等待模式(Read wait mode) 0：停止SDIO_CK|liW渎等待： 1：使卅SDIO D2梓制渎等待位9RWSTOP；读尊待停止(Read wait stop) 0；如果设® trwstart执厅读尊待： 1：如果设» /RWSTART停止读等待.付8RWSTARTr it筹待开始(Read wait start) 设迓该

26、位开始渎等待掾作.位74DBLOCKSIZE：数据块 K® (Data block size)岀H择了決数拥传输模式.该域定义数据块K度：0000：块长=2° = 1 字节：1000：= 28 = 256字节：0001：块长反=227检1001：块长0010：块K/5 = 2 = 4字 加1010：= 2n = 1024字也0011,快长度=2】=8字节'1011.块长废=2” =2048字节，0100：(进制4)块=节：1100：块= 212 = 4096节：0101：(丨送制5片长厦=労=32字节,1101：块= 21> = 8192字节：0110；(十进

27、制6减长« = 2° = 64宁节，1110；坎长« = 214 = 16384?节，011b块长:演=2、128字仏1111：保宙.位3DMAEN； DMA佚能位(DMA enable bit) 0； XfflDMA；1：使能DMA。侍2dtmode：数粧竹轮棧工(Data transfer mode seiecuon) 0：烘放抵传煽：1；流数据传綸.位1DTDIR：政据传瑜方p (Data transfer dredion selection) 0：控別料至口1：卡至控制器。位0DTEMj 数掘传愉快能位(Data transfer enabed bit)如

28、果设迓该位为仁则开绐敦据传输.根据DTSI口与向位，DPSM进入Wait S戒Wait R状寒. 如里在传输的一开始吹设» rRWSTARTl：MDPSM注'读等持状态.水需要在憨传诒皓 来百淸陰忡能何.佢必循世改SDIO.DCTRL以允许斯的数驾传输.图1.4.4 SDIO_DCTRL寄存器位定义该寄存器，用丁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，都是通过该寄存器设置。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。接下来,我们介绍几个位定义十分类似的寄存器,他们是:状态寄存器(SDIO_S

29、TA)、 淸除中断寄存器(SDIO_ICR)和中断屏蔽寄存器(SDIO_MASK),这三个寄存器每个位的疋 义都相同,只是功能各有不同。所以可以一起介绍,以状态寄存器(SDIO_STA)为例，该寄 存器各位定义如图145所示：31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 IS 17 16 15 14 13 12 11 10 0 S 76543210位31"保国.曲络读为0.位23CEATAEND：在CMD61 接收到CE-ATA命令完或伝弓(CE-ATA command complebon signal received for CMD61>位2

30、2SDIOIT：枚到SDIO中断(SDIO mtemipt received)<421RXDVAL：在接收FIFO屮的数捱 nJ W (Data available r receive FFO)位20TXDVALx 在发送FIFO中的数据可用(Data available in transmit FIFO)位19RXFIFOE：按收FIFO主(Receive FIFO empty)位18TXFIFOEi 发送FIF0空仃ransmit FIFO empty)若使用了砍件流控端、气FIFO包含2个字时.TXFIFOE信号变为有效。位1了RXFIFOF：按收FIFO (Receive FIF

31、O ful) 若使用硬件漁控纵 当FIFO还差2个字澜儿RXFIFOF值号变为令效，位16TXFIFOFt 发iiFIFO» (Transmit FIFO fUI)位15RXFIFOHF：按收FIFO hrt (Receive FIFO half full)： FIFO中至少还脊B个字。位TXFIFOHEr发送FIFO¥空仃侶nsmit FIFO half empty)，FIFO”】至少还可以铃入8个字.位13RXACT：止在接收数能(Data receive in progress)位12TXACT?正在发送数据(Data transmt in progress)位11C

32、MDACT； if 在伶输命令(Command transfer in progress)位10dbckend：已友送/按块(CRC检槽成功)(Data block senvreceivea (CRC cnecK passed)19STBITERR：在宽总线模式.没有在所有数站信号上检测到起始位(Start bit not deieciea on all data signals in wide bus mode)位8dataend :数据结來(玫据汁数器.sdio.dcount = 0)(Data enc (data counter, SDIDCOUNT. is zero)侍7cmdsent

33、：命令已发歩(不需蛙胸 W) (command sent(no response requrea)位6CMDREND：已接枚到响|&(CRCQ膜成功)(Command response)位5RXOVERR：按收FIFO上沦锚戻(Received FIFO overrun error)位dTXUNDERR：发送FIFO下滋棉误仃ransmit FIFO underrun error)位3DTIMEOUT：数期轨叶(Data timeout)位2CTIMEOUT：命兮单 w超时(Command response timeout) 命令超时时咼是一个同定的值.为64个SDIO-CK时钟周期.

34、位1DCRCFAIL：己发必/接枚飯据块(CRC检测失败)(Data block senVreceived)ccrcfail：记收利命令轲wqrc检河矢敢)(commana response received)图1.4.5 SDIO_STA寄存器位定义状态寄存器町以用來査询SDIO控制器的半前状态，以便处理各种爭务。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SDIOJCR的位2 则可以清除这个超时标志，而设置SDIO.MASK的位2,则可以开启命令响应超时中断,设 置为0关闭。其他位我们就不一一介绍了，请人家自行学习。最后，我们向人家介绍SDIO

35、的数据FIFO寄存器(SDIO_FIFO),数据FIFO寄存器包括接 收和发送FIFO,他们由_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。例如我们耍从SD卡读数据，就必须读SDIO.FIFO寄心器，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，发送接收各山一半。而我 们每次读写的时候,最多就是读取发送FIFO或写入接收FIFO的一半人小的数据，也就是8 个字(32个字节)，这里特别提醒，我们操作SDIO.FIFO (不论读出还是写入)必狈是以4 字节对齐的内存进行操作，否则将导致出错！至此，sdio的相关寄存器介

36、绍，我们就介绍完了。还有儿个不常用的寄存器.我们没 仃介绍到，请人家参考STM32中文参考手册的SDIO寄存器介绍部分。1.5 SD卡初始化流程最后，我们來看看SD卡的初始化流程，耍实现SDIO驱动SD卡，最旋耍的步骤就是SD 卡的初始化，只耍SD卡初始化完成了，那么剩卜的（读写操作）就简单了，所以我们这里 班点介绍SD卡的初始化。从SD卡2.0协议（见光盘资料）文档，我们得到SD卡初始化流 程图如图151所示：CMD0CMOSCard reiuins responseUnusableVe<2IX) or later SD Meqnocy Cartj?Nor> cocnpabbfe

37、 votoge range or check panern rs not correcfConpagp wdtage tanyo and dwek pattern is caredCard returns readf可能为MMC gCCS 二CMD2CMD3ACMD41 with HCS=0ACMtMl wit) HCS»OorlStandard a»oatYCardbusyCbaid wilt con wbbte、Card return busyVer2 00 01SD Merray Card(volta99 rmsr uaich)or Ver1 X SD Mancry

38、Card o< not SD Mei no<Y CardUnuwwe CardVei2.00o( iatviSndrd CApac" C*jcards with non compafabU VOO99 range(ca(d goes Io *ma' stale) of bfiimut(no rwponse <x txi$y)Gard isCard returns toadytf host supports high capacty, HCS is lo 1/(：.vd iscards vwth non oorrpabble vcJIaQd range or

39、Mne out(no response or busy) occursVorZOOoc l抽 HighCd(XKity SO Meer图1.5.1SD卡初始化流程从图中，我们看到，不管什么卡（这里我们将卡分为4类：SD2.0高容駅卡（SDHC,最 大32G）, SD2.0标准容最卡（SDSC,最大2G）, SDl.x卡和MMC卡），首先我们要执行的是 卡上电（需要设置SDIO_POWER1:0=11）, I 电后发送CMD0,対卡进行软复位，Z后发送 CMD8命令，用丁区分SD卡2.0,只仃2.0及以后的匸才支持CMD8命令，MMC匸和Vl.x 的卡，是不支持该命令的。CMD8的格式如表1.5

40、.1所示：Bit position474645:4039:2019:1615:87：10Width (bits)116204871Value01*001000*OOOOOh*XXX1*Descripti onstart bittransmission bitcommand indexreserved bitsvoltage supplied (VHS)check patter nCRC7end bit3< 1.5.1 CMD8命令格式这里，我们需要在发送CMD8的时候，通过其带的参数我们町以设置VHS位，以告诉SD卡，主机的供电情况,VHS位定义如表1.5.2所示:Voltage Sup

41、pliedValue Definition0000bNot Defined0001b2.7-3.6V0010bReserved for Low Voltage Range0100bReserved1000bReservedOthersNot Defined农1.5.2VHS位定义这世我们便用参数0X1AA,即告诉SD |<,主机供电为2.73.6VZ间，如果SD卡支打 CMD8, |支持该电斥范閘，则会通过CMD8的响by (R7)将参数部分原木返冋给主机，如 果不支持CMD&或者不支持这个电压范閑，则不响应。在发送CMD8后，发送ACMD41 (注意发送ACMD41 Z前要先发

42、送CMD55),來进-步 确认卡的操作电压范由，并通过HCS位來告诉SD卡，主机是不是支持高容磧卡(SDHC)o ACMD41的命令格式如表153所示：ACMD INDEXtypeargumentrespabbreviationcomma nd descriptionACMD41bcr31resered bit 30HCS(OCR 卩 0) 29:24reserved bits 23:0 Vdc Voltage Window(OCR23:ODR3SD_SEND_OP_CONDSends host capacity support information (HCS) and asks the a

43、ccessed card to send its operating condition register (OCR) content in the response on the CMD line. HCS is effective when card receives SENDF_COND command. Reserved bit snail be set to CCS bit is assigned to OCR301.衣1.5.3 ACMD41命令格式ACMD41得到的响应(R3)包含SD卡OCR寄存器内容,OCR寄存器内容定义如表1.5.4 所示：OCR bit positionO

44、CR Fields Definition0 6reserved7Reserved for Low Volitage Range8-14reserved1527-2.8162.829172.9-3.0183.0-3.1193.132203.2-33213.3-3.422343.5233.5-3624-29reserved30Card Capacity Status (CCS)131Card power up status bit (busy)*"VDD Voltage Window1) This bit is valid only whan the card power up stat

45、us bit is set.2) This bit set to LOW if the card has* not finished the power up routine.衣1.5.4 OCR寄心器定义对J：支持CMD8指令的卡，主机通过ACMD41的参数设'H HCS位为1,来告诉SD卡主 机支SDHC 如果设置为0,则衷示主机不支持SDHC SDHC卡如果接收到HCS为0, 则永远不会反回卡就绪状态。对丁不支持CMD8的卡，HCS位设置为0即可。SD卡在接收到ACMD4后,返冋OCR寄存器内容，如果是2.0的卡，主机町以通过判 断OCR的CCS位來判断是SDHC还是SDSC；如

46、果是1.x的K，则忽略该位。OCR窃心器的最 后一个位用丁告诉主机SD卡是否上电完成，如果上电完成，该位将会被宣对丁 MMC卡，则不支持ACMD41,不响应CMD55,对MMC E，我们只盂耍在发送CMD0 后,在发送CMD1 （作用同ACMD41）,检杳MMC卡的OCR寄存器，实现MMC卡的初始化。至此，我们便实现了对SD卡的类型区分，图1.5.1中，最后发送了 CMD2和CMD3命 令，用丁获得卡CID寄存器数据和卡和对地址（RCA）oCMD2,用丁获得CID寄存器的数据，CID寄存器数据并位定义如表1.5.5所示:NameFieldWidthCID-sliceManufacturer I

47、DMID8127:120OEM/Application IDOID16119:104Product namePNM40|103:64Product revisionPRV63:56Product serial numberPSN32|55:24reserved423:20Manufacturing dateMDT1219:8CRC7 checksumCRC了7：1not used, always 1-10：0表1.5.5卡CID寄存器位定义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_RESP14等4个寄存器里面。通过读取

48、这四个窃存器，就町以获FJ 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-个新的RCA给主机，方便主机寻址。RCA的存在允许一个SDIO接II挂 多个SD卡，通过RCA來区分主机耍操作的是哪个卡。而对T MMC卡，则不是±SD卡门动 返冋RCA,而是主机主动设置MMC卡的RCA,即通过CMD3带参数（高16位用J： RCA设 屋），实现RCA设置。同样MMC卡也支持一个SDIO接I I挂影个MMC卡，不同J： SD卡的 是所有的RCA都是由主机主动设置的，Iflj SD卡的RCA则是SD卡发给主机的。在获

49、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卡的容駅和扇区大小等十分匝耍的信息。CSD寄存 器我们在这里就不详细介绍了，关J： CSD寄存器的详细介绍，请人家参考SD卡2.0协 议.pdf。至此，我们的SD卡初始化英木就结束了，最后通过CMD7命令，选中我们耍操作的SD 卡，即町开始对SD卡的读写操作了，SD卡的苴他命令和参数，我们这里就不再介绍了，请 人家参考SD卡2.0协议.pdf，里面何非常详细的介绍。2、硬件连接本文档源码改门标准例程的图片显示实验，标准例程用的是SPI驱动SD P，本文档用 的是SDIO,并

50、新增了 bmp截屏保存和sd卡写测试功能。功能简介：开机的时候先检测字库，然后检测SD卡是否存在，如果SD卡衣在，则初 始化SD卡,并通过串11 1打印SD氏相关借息,然后开始査找SD卡根目录卜的PICTURE 文件夹,如果找到则显示该文件夹下面的图片文件（支持bmp、jpg、jpeg或gif格式）， 循坏显示，通过按KEY0和KEY2可以快速浏览卜一张和上一张，WK_UP按键用暂停/ 继续播放，DS1用指示当前是否处暂停状态。如果未找到PICTURE文件夹/任何图片 文件,则提示错误。DS0来指示程序正在运行。在正常显示图片的时候,我们可以通过串 I I,利用usmart 调JIJ bmp_

51、encode或怕stwrite函数，测试SDIO的耳功能。Jt,l, bmp_encode 用于截取屏幕区域部分内容保存为16位bmp图片,可以测试SDIO的单块写功能。而 testwrite函数，则町以实现在SD卡创建一个文件（方便测试，一般是.txt）实现SD卡单 块/多块写功能的测试。所耍用到的唤件资源如F：1）指示灯DS0、DS12）KEY0KEY1两个按键3）串I4）SDIO（外加一个SD卡）5）TFTLCD 模块战舰STM32开发板默认将SD K连接在SPI接II,所以，我们岛要将开发板上的P10 和P11排针用跳线帽连接起来,从而将SD R连接到SDIO接口上,如图2-1所示:o

52、° 000000 12PB14 OPl 2PD8V3d G8 D2 B15B13814 G6 GNDjilo O O O O O O !PD1Offl 1IOOO oop Bl "Jo o o o o nPD12PICPD14PllJTRGo OC10C11 02 C12C8 C9o跳线帽连接P13PG2OPG4PG6巧o o o o o o o图2.1 SDIO连接SD卡示意图将原來连接P10和P12的跳线帽，都设置到卜方，即实现SD卡与SDIO的连接。这也 是我们在锁件上唯一需要改动的地方，其他不需要做任何修改。3、软件实现本实验，我们在战舰STM32开发板标准实验42

53、的基础上修改，在HARDWARE组F 新建SDIO文件夹，并新建sdio sdcaid.c和sdio sdcaid.h两个文件存放SDIO驱动部分代码, 这里我们巫点分析sdio.sdcard c里面的部分代帀，其他 些修改细节就不细说了，详见战舰 STM32开发板扩展实验2的源码。在sdio_sdcard.c里面，代码比较多，在这里仅挑其屮晅耍的儿个西数进行讲解。首先是SD卡初始化函数：SD_Imt该函数代码如卜 1初始化SD卡返冋值:错谋代码;(o,无错误)SD Eitot SD Imt(void)SDError errorstatus=SD_OK;使能PORTC时钟 使能PORTD时钟

54、使能SDIO时钟使能DMA2时钟/SDIO IO I 1 初始化 RCC->APB2ENR|= 1 «4; RCC->APB2ENR|= 1 «5; RCC->AHBENR|= l«10;RCC->AHBENR|= 1«1;GPIOCXRH&=OXFFFOOOOO;GPIOC->CRH|=OXOOOBBBBB; /PC.8-12 复用输出GPIODXRL&=0XFFFFF0FF;GPIOD->CRL|=OXOOOOOBOO; /PD2 复用输出,PD7 I 拉输入 /SDIO外设寄存器设宣为默认值SDI

55、O->POWER=OxOOOOOOOO; SDIO->CLKCR=OxOOOOOOOO;SDIO->ARG=OxOOOOOOOO; SDIO->CMD=OxOOOOOOOO;SDIO->DTIMER=OxOOOOOOOO;SDIO->DLEN=OxOOOOOOOO; SDIO->DCTRL=OxOOOOOOOO;SDIO->ICR=0x00C007FF; SDIO->MASK=OxOOOOOOOO;MY_NlC_Imt(0,0,SDIO_IRQChannel,2)/SDIO 中断配置 errorstatus=SD_PoweiON0；/SD 卡上电if(enoi-status=SD_OK)enorstatus=SD_InitializeCaidsO；/初始化 SD E if(eiTOi*status=SD_OK)errorstatus=SD_GetCardIiifd( &SDCardInfo); 获得卡信息 if(errorstatu