嵌入式系統學習——STM32之SD卡（下）
阿新 • • 發佈：2019-02-15
SDIO簡介-SDIO暫存器
SDIO電源控制暫存器（SDIO_POWER）
該暫存器只有最低2位(PWRCTRL[1:0])有效，其他都是保留位，STM32復位以後，PWRCTRL=00，處於掉電狀態。所以，我們首先要給SDIO上電，設定這兩個位為：11。
SDIO時鐘控制暫存器（SDIO_CLKCR）
SDIO引數暫存器（SDIO_ARG）
該暫存器用於儲存命令引數。注意：引數必須先於命令寫入。
SDIO命令暫存器（SDIO_CMD）
低6位為命令索引，即要傳送的命令索引號（如傳送CMD1，其值為1，索引就設定為1）。位[7:6]，用於設定等待響應位，用於指示CPSM是否需要等待，以及等待型別等。CPSM：即命令通道狀態機，請參考《STM32中文參考手冊》相關章節。命令通道狀態機我們一般都是開啟的，所以位10要設定為1。
該暫存器只有低6位有效，比較簡單，用於儲存最後收到的命令響應中的命令索引。如果傳輸的命令響應不包含命令索引，則該暫存器的內容不可預知。
SDIO命令響應1~4暫存器（SDIO_RESPx，x=1~4）
命令響應暫存器組，總共包含4個32位暫存器組成，用於存放接收到的卡響應部分的資訊。如果收到短響應，則資料存放在SDIO_RESP1暫存器裡面，其他三個暫存器沒有用到。而如果收到長響應，則依次存放在SDIO_RESP1~ SDIO_RESP4裡面
SDIO資料定時器暫存器（SDIO_DTIMER）
該暫存器用於儲存以卡匯流排時鐘（SDIO_CK）為週期的資料超時時間，一個計數器將從SDIO_DTIMER暫存器載入數值，並在資料通道狀態機(DPSM)進入Wait_R或繁忙狀態時進行遞減計數，當DPSM處在這些狀態時，如果計數器減為0，則設定超時標誌。DPSM：即資料通道狀態機，類似CPSM，詳見《STM32中文參考手冊》相關章節。
注意：在寫入資料控制暫存器（SDIO_DCTRL），進行資料傳輸之前，須先寫入該暫存器（SDIO_DTIMER）和資料長度暫存器（SDIO_DLEN）！
SDIO資料長度暫存器（SDIO_DLEN）
該暫存器低25位有效，用於設定需要傳輸的資料位元組長度。對於塊資料傳輸，該暫存器的數值，必須是資料塊長度（通過SDIO_DCTRL設定）的倍數。
即：假定資料塊大小為512位元組，那麼SDIO_DLEN的設定，必須是512的整數倍，最大可以設定讀取65535個數據塊。
SDIO資料控制暫存器（SDIO_DCTRL）
該暫存器，用於控制資料通道狀態機(DPSM)，包括資料傳輸使能、傳輸方向、傳輸模式、DMA使能、資料塊長度等資訊的設定。
我們需要根據自己的實際情況，來配置該暫存器，才可正常實現資料收發。
狀態暫存器可以用來查詢SDIO控制器的當前狀態，以便處理各種事務。比如SDIO_STA的位2表示命令響應超時，說明SDIO的命令響應出了問題。我們通過設定SDIO_ICR的位2則可以清除這個超時標誌。
SDIO資料FIFO暫存器（SDIO_FIFO）
資料FIFO暫存器包括接收和傳送FIFO，他們由一組連續的32個地址上的32個暫存器組成，CPU可以使用FIFO讀寫多個運算元。例如我們要從SD卡讀資料，就必須讀SDIO_FIFO暫存器，要寫資料到SD卡，則要寫SDIO_FIFO暫存器。SDIO將這32個地址分為16個一組，傳送接收各佔一半。而我們每次讀寫的時候，最多就是讀取接收FIFO或寫入傳送FIFO的一半大小的資料，也就是8個字（32個位元組）。
注意：操作SDIO_FIFO必須是以4位元組對齊的記憶體操作，否則可能出錯！
SD卡簡介-什麼是SD卡？
SD卡（Secure Digital Memory Card）即：安全數碼卡，它是在MMC的基礎上發展而來，是一種基於半導體快閃記憶器的新一代記憶裝置，它被廣泛地於行動式裝置上使用，例如數碼相機、個人數碼助理(PDA)和多媒體播放器等。SD卡由日本松下、東芝及美國SanDisk公司於1999年8月共同開發研製。SD卡按容量分類，可以分為3類：SD卡、SDHC卡、SDXC卡，如下表所示：
SD卡由9個引腳與外部通訊，支援SPI和SDIO兩種模式，不同模式下，SD卡引腳功能描述如下表所示：
SD卡簡介-SD卡特點
①高容量，最大可達2TB（目前已有512GB的SD卡）。②高安全性。
③高速，目前已有讀取速度近100MB/S的SD卡。
④體積小巧，標準SD卡大小隻有一張郵票大小，重量僅2g。
⑤介面簡單，支援SPI和SDIO兩種訪問模式。
注意：TF卡+卡套，組合起來也可以當SD卡用，不過，很大一部分TF卡，不支援SPI訪問模式。所以，SPI驅動SD卡的時候，儘量選擇大卡(SD卡)，而不要選擇TF卡。
SD卡簡介-SD卡暫存器
SD卡一般有5個暫存器，如下表：
SD卡簡介-SD卡初始化
從SD卡初始化流程可知，不管什麼卡（這裡我們將卡分為4類：SD2.0高容量卡（SDHC，最大32G），SD2.0標準容量卡（SDSC，最大2G），SD1.x卡和MMC卡），首先我們要執行的是卡上電（設定SDIO_POWER[1:0]=11），上電後傳送CMD0，對卡進行軟復位，之後傳送CMD8命令，用於區分SD卡2.0，只有2.0及以後的卡才支援CMD8命令，MMC卡和V1.x的卡，是不支援該命令的。 CMD8命令格式如下表：
在傳送CMD8的時候，通過其帶的引數我們可以設定VHS位，以告訴SD卡，主機的供電情況，讓SD卡知道主機的供電範圍。
VHS位定義如下表所示：VHS位定義如下表所示：
這裡我們使用引數0X1AA，即告訴SD卡，主機供電為2.7~3.6V之間，如果SD卡支援CMD8，且支援該電壓範圍，則會通過CMD8的響應（R7，關於SD卡響應，請參考《SD卡2.0協議.pdf》第4.9節）將引數部分原本返回給主機，如果不支援CMD8，或者不支援這個電壓範圍，則不響應。
在傳送CMD8後，傳送ACMD41（注意：傳送ACMD41之前，要先發送CMD55），來進一步確認卡的操作電壓範圍，並通過HCS位來告訴SD卡，主機是不是支援高容量卡（SDHC）。
CMD2用於獲取CID暫存器資料，CID暫存器各位定義如下表：
SD卡在收到CMD2後，將返回R2長響應（136位），其中包含128位有效資料（CID暫存器內容），存放在SDIO_RESP1~4等4個暫存器裡面。通過讀取這四個暫存器，就可以獲得SD卡的CID資訊。
CMD3，用於設定卡相對地址（RCA，必須為非0），對於SD卡（非MMC卡），在收到CMD3後，將返回一個新的RCA給主機，方便主機定址。RCA的存在允許一個SDIO介面掛多個SD卡，通過RCA來區分主機要操作的是哪個卡。對於MMC卡，則不是由SD卡自動返回RCA，而是主機主動設定MMC卡的RCA，即通過CMD3帶引數（高16位用於RCA設定），實現RCA設定。同樣MMC卡也支援一個SDIO介面掛多個MMC卡，不同於SD卡的是所有的RCA都是由主機主動設定的，而SD卡的RCA則是SD卡發給主機的。
在獲得卡RCA之後，我們便可以傳送CMD9（帶RCA引數），獲得SD卡的CSD暫存器內容，從CSD暫存器，我們可以得到SD卡的容量和扇區大小等十分重要的資訊。CSD暫存器我們在這裡就不詳細介紹了，關於CSD暫存器的詳細介紹，請參考《SD卡2.0協議.pdf》。
至此，我們的SD卡初始化基本就結束了，最後通過CMD7命令，選中我們要操作的SD卡，即可開始對SD卡的讀寫操作了。