什么是SDIO？ SDIO具有哪些特点？

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

• 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。
  
• 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

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

• 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)
  
• 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

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。

6、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。


/**
  * @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等配置使用默认的即可。


我们需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