總線上的通信是通過傳送命令和數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)。在多媒體卡/SD/SDI/O 總線上的基本操作是命令/響應(yīng)結(jié)構(gòu)，這樣的總線操作在命令或總線機(jī)制下實(shí)現(xiàn)信息交換；另外，某些操作還具有數(shù)據(jù)令牌。在 SD/SDIO 存儲(chǔ)器卡上傳送的數(shù)據(jù)是以數(shù)據(jù)塊的形式傳輸；在 MMC 上傳送的數(shù)據(jù)是以數(shù)據(jù)塊或數(shù)據(jù)流的形式傳輸；在 CE-ATA 設(shè)備上傳送的數(shù)據(jù)也是以數(shù)據(jù)塊的形式傳輸。

SDIO“無響應(yīng)”和“無數(shù)據(jù)”操作

SDIO(多)數(shù)據(jù)塊讀操作

SDIO(多)數(shù)據(jù)塊寫操作

SDIO 連續(xù)讀操作

SDIO 連續(xù)寫操作

3 SDIO 功能描述

SDIO 包含 2 個(gè)部分：

?--SDIO 適配器模塊：實(shí)現(xiàn)所有 MMC/SD/SDI/O 卡的相關(guān)功能，如時(shí)鐘的產(chǎn)生、命令和數(shù)據(jù)的傳送。

?--AHB 總線接口：操作 SDIO 適配器模塊中的寄存器，并產(chǎn)生中斷和 DMA 請(qǐng)求信號(hào)。

SDIO 框圖

復(fù)位后默認(rèn)情況下 SDIO_D0 用于數(shù)據(jù)傳輸。初始化后主機(jī)可以改變數(shù)據(jù)總線的寬度。如果一個(gè)多媒體卡接到了總線上，則 SDIO_D0、SDIO_D[3:0]或 SDIO_D[7:0]可以用于數(shù)據(jù)傳輸。MMC 版本 V3.31 和之前版本的協(xié)議只支持 1 位數(shù)據(jù)線，所以只能用 SDIO_D0。如果一個(gè) SD 或 SDI/O 卡接到了總線上，可以通過主機(jī)配置數(shù)據(jù)傳輸使用 SDIO_D0 或 SDIO_D[3:0]。所有的數(shù)據(jù)線都工作在推挽模式。

SDIO_CMD 有兩種操作模式：

?用于初始化時(shí)的開路模式(僅用于 MMC 版本 V3.31 或之前版本)

?用于命令傳輸?shù)耐仆炷Ｊ?SD/SDI/O 卡和 MMCV4.2 在初始化時(shí)也使用推挽驅(qū)動(dòng))

SDIO_CK 是卡的時(shí)鐘：每個(gè)時(shí)鐘周期在命令和數(shù)據(jù)線上傳輸 1 位命令或數(shù)據(jù)。對(duì)于多媒體卡 V3.31協(xié)議，時(shí)鐘頻率可以在 0MHz 至 20MHz 間變化；對(duì)于多媒體卡 V4.0/4.2 協(xié)議，時(shí)鐘頻率可以在0MHz 至 48MHz 間變化；對(duì)于 SD 或 SDI/O 卡，時(shí)鐘頻率可以在 0MHz 至 25MHz 間變化。SDIO 使用兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)：

?SDIO 適配器時(shí)鐘(SDIOCLK=HCLK)

?AHB 總線時(shí)鐘(HCLK/2)

下表適用于多媒體卡/SD/SDI/O 卡總線：

表 SDIO 引腳定義

3.1 SDIO 適配器

下圖是簡(jiǎn)化的 SDIO 適配器框圖：

SDIO 適配器

SDIO 適配器是多媒體/加密數(shù)字存儲(chǔ)卡總線的主設(shè)備(主機(jī))，用于連接一組多媒體卡或加密數(shù)字存儲(chǔ)卡，它包含以下 5 個(gè)部分：

?適配器寄存器模塊

?控制單元

?命令通道

?數(shù)據(jù)通道

?數(shù)據(jù) FIFO

注： 適配器寄存器和 FIFO 使用 AHB 總線一側(cè)的時(shí)鐘(HCLK/2)，控制單元、命令通道和數(shù)據(jù)通道使SDIO 適配器一側(cè)的時(shí)鐘(SDIOCLK)。

適配器寄存器模塊

適配器寄存器模塊包含所有系統(tǒng)寄存器。該模塊還產(chǎn)生清除多媒體卡中靜態(tài)標(biāo)記的信號(hào)，當(dāng)在SDIO 清除寄存器中的相應(yīng)位寫'1'時(shí)會(huì)產(chǎn)生清除信號(hào)。

控制單元

控制單元包含電源管理功能和為存儲(chǔ)器卡提供的時(shí)鐘分頻。共有三種電源階段：

?電源關(guān)閉

?電源啟動(dòng)

?電源開

控制單元

上圖為控制單元的框圖，有電源管理和時(shí)鐘管理子單元。在電源關(guān)閉和電源啟動(dòng)階段，電源管理子單元會(huì)關(guān)閉卡總線上的輸出信號(hào)。時(shí)鐘管理子單元產(chǎn)生和控制 SDIO_CK 信號(hào)。SDIO_CK 輸出可以使用時(shí)鐘分頻或時(shí)鐘旁路模式。下述情況下沒有時(shí)鐘輸出：

?復(fù)位后

?在電源關(guān)閉和電源啟動(dòng)階段

?當(dāng)啟動(dòng)了省電模式并且卡總線處于空閑狀態(tài)(命令通道和數(shù)據(jù)通道子單元進(jìn)入空閑階段后的 8個(gè)時(shí)鐘周期)

命令通道

命令通道單元向卡發(fā)送命令并從卡接收響應(yīng)。

SDIO適配器命令通道

命令通道狀態(tài)機(jī)(CPSM)

當(dāng)寫入命令寄存器并設(shè)置了使能位，開始發(fā)送命令。命令發(fā)送完成時(shí)，命令通道狀態(tài)機(jī)(CPSM)設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志并在不需要響應(yīng)時(shí)進(jìn)入空閑狀態(tài)(見下圖)。當(dāng)收到響應(yīng)后，接收到的CRC 碼將會(huì)與內(nèi)部產(chǎn)生的 CRC 碼比較，然后設(shè)置相應(yīng)的狀態(tài)標(biāo)志。

命令通道狀態(tài)機(jī)(CPSM)

當(dāng)進(jìn)入等待(Wait)狀態(tài)時(shí)，命令定時(shí)器開始運(yùn)行；當(dāng) CPSM 進(jìn)入接收(Receive)狀態(tài)之前，產(chǎn)生了超時(shí)，則設(shè)置超時(shí)標(biāo)志并進(jìn)入空閑(Idle)狀態(tài)。

注： 命令超時(shí)固定為 64 個(gè) SDIO_CK 時(shí)鐘周期。

如果在命令寄存器設(shè)置了中斷位，則關(guān)閉定時(shí)器，CPSM 等待某一個(gè)卡發(fā)出的中斷請(qǐng)求。如果命令寄存器中設(shè)置掛起位，CPSM 進(jìn)入掛起(Pend)狀態(tài)并等待數(shù)據(jù)通道子單元發(fā)出的 CmdPend 信號(hào)，在檢測(cè)到 CmdPend 信號(hào)時(shí)，CPSM 進(jìn)入發(fā)送(Send)狀態(tài)，這將觸發(fā)數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器發(fā)送停止命令的功能。

注： CPSM 保持在空閑狀態(tài)至少 8 個(gè) SDIO_CK 周期，以滿足 NCC 和 NRC 時(shí)序限制。NCC 是兩個(gè)主機(jī)命令間的最小間隔；NRC 是主機(jī)命令與卡響應(yīng)之間的最小間隔。

SDIO命令傳輸

命令格式

命令：命令是用于開始一項(xiàng)操作。主機(jī)向一個(gè)指定的卡或所有的卡發(fā)出帶地址的命令或廣播命令(廣播命令只適合于 MMCV3.31 或之前的版本)。命令在 CMD 線上串行傳送。所有命令的長(zhǎng)度固定為 48 位，下表給出了多媒體卡、SD 存儲(chǔ)卡和 SDIO 卡上一般的命令格式。CE-ATA 命令是 MMCV4.2 命令的擴(kuò)充，所以具有相同的格式。命令通道操作于半雙工模式，這樣命令和響應(yīng)可以分別發(fā)送和接收。如果 CPSM 不處在發(fā)送狀態(tài)，SDIO_CMD 輸出處于高阻狀態(tài)，如圖 所示。SDIO_CMD 上的數(shù)據(jù)與 SDIO_CK 的上升沿同步。

響應(yīng)：響應(yīng)是由一個(gè)被指定地址的卡發(fā)送到主機(jī)，對(duì)于 MMCV3.31 或以前版本所有的卡同時(shí)發(fā)送響應(yīng)；響應(yīng)是對(duì)先前接收到命令的一個(gè)應(yīng)答。響應(yīng)在 CMD 線上串行傳送。

SDIO 支持 2 種響應(yīng)類型，2 種類型都有 CRC 錯(cuò)誤檢測(cè)：

?48 位短響應(yīng)

?136 位長(zhǎng)響應(yīng)

注： 如果響應(yīng)不包含 CRC(如 CMD1 的響應(yīng))，設(shè)備驅(qū)動(dòng)應(yīng)該忽略 CRC 失敗狀態(tài)

短響應(yīng)格式

長(zhǎng)響應(yīng)格式

命令寄存器包含命令索引(發(fā)至卡的 6 位)和命令類型；命令本身決定了是否需要響應(yīng)和響應(yīng)的類型、48 位還是 136 位(見 20.9.4 節(jié))。命令通道中的狀態(tài)標(biāo)志示于下表：

命令通道狀態(tài)標(biāo)志

CRC發(fā)生器計(jì)算 CRC碼之前所有位的 CRC校驗(yàn)和，包括開始位、發(fā)送位、命令索引和命令參數(shù)(或卡狀態(tài))。對(duì)于長(zhǎng)響應(yīng)格式，CRC 校驗(yàn)和計(jì)算的是 CID 或 CSD 的前 120 位；注意，長(zhǎng)響應(yīng)格式中的開始位、傳輸位和 6 個(gè)保留位不參與 CRC 計(jì)算。

CRC 校驗(yàn)和是一個(gè) 7 位的數(shù)值：

CRC[6:0]=余數(shù)[(M(x)*x7)/G(x)]

G(x)=x7+x3+1

M(x)=(開始位)*x39+…+(CRC 前的最后一位)*x0,或

M(x)=(開始位)*x119+…+(CRC 前的最后一位)*x0,或

數(shù)據(jù)通道

數(shù)據(jù)通道子單元在主機(jī)與卡之間傳輸數(shù)據(jù)。下圖是數(shù)據(jù)通道的框圖。

數(shù)據(jù)通道

在時(shí)鐘控制寄存器中可以配置卡的數(shù)據(jù)總線寬度。如果選擇了 4 位總線模式，則每個(gè)時(shí)鐘周期四條數(shù)據(jù)信號(hào)線(SDIO_D[3:0])上將傳輸 4 位數(shù)據(jù)；如果選擇了 8 位總線模式，則每個(gè)時(shí)鐘周期八條數(shù)據(jù)信號(hào)線(SDIO_D[7:0])上將傳輸 8 位數(shù)據(jù)；如果沒有選擇寬總線模式，則每個(gè)時(shí)鐘周期只在SDIO_D0 上傳輸 1 位數(shù)據(jù)。根據(jù)傳輸?shù)姆较?發(fā)送或接收)，使能時(shí)數(shù)據(jù)通道狀態(tài)機(jī)(DPSM)將進(jìn)入 Wait_S 或 Wait_R 狀態(tài)：

?發(fā)送：DPSM 進(jìn)入 Wait_S 狀態(tài)。如果發(fā)送 FIFO 中有數(shù)據(jù)，則 DPSM 進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)，同時(shí)數(shù)據(jù)通道子單元開始向卡發(fā)送數(shù)據(jù)。

?接收：DPSM 進(jìn)入 Wait_R 狀態(tài)并等待開始位；當(dāng)收到開始位時(shí)，DPSM 進(jìn)入接收狀態(tài)，同時(shí)數(shù)據(jù)通子單元開始從卡接收數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)通道狀態(tài)機(jī)(DPSM)

DPSM 工作在 SDIO_CK 頻率，卡總線信號(hào)與 SDIO_CK 的上升沿同步。DPSM 有 6 個(gè)狀態(tài)，如下圖所示：

數(shù)據(jù)通道狀態(tài)機(jī)(DPSM)

?空閑(Idle)：數(shù)據(jù)通道不工作，SDIO_D[7:0]輸出處于高阻狀態(tài)。當(dāng)寫入數(shù)據(jù)控制寄存器并設(shè)置使能位時(shí)，DPSM 為數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器加載新的數(shù)值，并依據(jù)數(shù)據(jù)方向位進(jìn)入 Wait_S 或 Wait_R狀態(tài)。

?Wait_R：如果數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器等于 0，當(dāng)接收 FIFO 為空時(shí) DPSM 進(jìn)入到空閑(Idle)狀態(tài)。如果數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器不等于 0，DPSM 等待 SDIO_D上的開始位。如果 DPSM 在超時(shí)之前接收到一個(gè)開始位，它會(huì)進(jìn)入接收(Receive)狀態(tài)并加載數(shù)據(jù)塊計(jì)數(shù)器。如果 DPSM 在檢測(cè)到一個(gè)開始位前出現(xiàn)超時(shí)，或發(fā)生開始位錯(cuò)誤，DPSM 將進(jìn)入空閑狀態(tài)并設(shè)置超時(shí)狀態(tài)標(biāo)志。

?接收(Receive)：接收到的串行數(shù)據(jù)被組合為字節(jié)并寫入數(shù)據(jù) FIFO。根據(jù)數(shù)據(jù)控制寄存器中傳輸模式位的設(shè)置，數(shù)據(jù)傳輸模式可以是塊傳輸或流傳輸：

······在塊模式下，當(dāng)數(shù)據(jù)塊計(jì)數(shù)器達(dá)到 0 時(shí)，DPSM 等待接收 CRC 碼，如果接收到的代碼與內(nèi)部產(chǎn)生的 CRC 碼匹配，則 DPSM 進(jìn)入 Wait_R 狀態(tài)，否則設(shè)置 CRC 失敗狀態(tài)標(biāo)志同時(shí) DPSM進(jìn)入到空閑狀態(tài)。

······在流模式下，當(dāng)數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器不為 0 時(shí)，DPSM 接收數(shù)據(jù)；當(dāng)計(jì)數(shù)器為 0 時(shí)，將移位寄存器中的剩余數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù) FIFO，同時(shí) DPSM 進(jìn)入 Wait_R 狀態(tài)。如果產(chǎn)生了 FIFO 上溢錯(cuò)誤，DPSM 設(shè)置 FIFO 的錯(cuò)誤標(biāo)志并進(jìn)入空閑狀態(tài)。

?Wait_S：如果數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器為 0，DPSM 進(jìn)入空閑狀態(tài)；否則 DPSM 等待數(shù)據(jù) FIFO 空標(biāo)志消失后，進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)。

注： DPSM 會(huì)在 Wait_S 狀態(tài)保持至少 2 個(gè)時(shí)鐘周期，以滿足 NWR 的時(shí)序要求，NWR 是接收到卡的響應(yīng)至主機(jī)開始數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈g隔。

?發(fā)送(Send)：DPSM 開始發(fā)送數(shù)據(jù)到卡設(shè)備。根據(jù)數(shù)據(jù)控制寄存器中傳輸模式位的設(shè)置，數(shù)據(jù)傳輸模式可以是塊傳輸或流傳輸：

······在塊模式下，當(dāng)數(shù)據(jù)塊計(jì)數(shù)器達(dá)到 0 時(shí)，DPSM 發(fā)送內(nèi)部產(chǎn)生的 CRC 碼，然后是結(jié)束位，并進(jìn)入繁忙狀態(tài)。

······在流模式下，當(dāng)使能位為高同時(shí)數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器不為 0 時(shí)，DPSM 向卡設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，然后進(jìn)入空閑狀態(tài)。如果產(chǎn)生了 FIFO 下溢錯(cuò)誤，DPSM 設(shè)置 FIFO 的錯(cuò)誤標(biāo)志并進(jìn)入空閑狀態(tài)。

?繁忙(Busy)：DPSM 等待 CRC 狀態(tài)標(biāo)志：

······如果沒有接收到正確的 CRC 狀態(tài)，則 DPSM 進(jìn)入空閑狀態(tài)并設(shè)置 CRC 失敗狀態(tài)標(biāo)志。

······如果接收到正確的 CRC 狀態(tài)，則當(dāng) SDIO_D0 不為低時(shí)(卡不繁忙)DPSM 進(jìn)入 Wait_S 狀態(tài)。

當(dāng) DPSM 處于繁忙狀態(tài)時(shí)發(fā)生了超時(shí)，DPSM 則設(shè)置數(shù)據(jù)超時(shí)標(biāo)志并進(jìn)入空閑狀態(tài)。

當(dāng) DPSM 處于 Wait_R 或繁忙狀態(tài)時(shí)，數(shù)據(jù)定時(shí)器被使能，并能夠產(chǎn)生數(shù)據(jù)超時(shí)錯(cuò)誤：

······發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，如果 DPSM 處于繁忙狀態(tài)超過程序設(shè)置的超時(shí)間隔，則產(chǎn)生超時(shí)。

······接收數(shù)據(jù)時(shí)，如果未收完所有數(shù)據(jù)，并且 DPSM 處于 Wait_R 狀態(tài)超過程序設(shè)置的超時(shí)間隔，則產(chǎn)生超時(shí)。

?數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)可以從主機(jī)傳送到卡，也可以反向傳輸。數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)線上傳輸。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)32 字的 FIFO 中，每個(gè)字為 32 位寬。

數(shù)據(jù)令牌格式

數(shù)據(jù) FIFO

數(shù)據(jù) FIFO(先進(jìn)先出)子單元是一個(gè)具有發(fā)送和接收單元的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。FIFO 包含一個(gè)每字 32 位寬、共 32 個(gè)字的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，和發(fā)送與接收電路。因?yàn)閿?shù)據(jù) FIFO 工作在AHB 時(shí)鐘區(qū)域(HCLK/2)，所有與 SDIO 時(shí)鐘區(qū)域(SDIOCLK)連接的信號(hào)都進(jìn)行了重新同步。依據(jù) TXACT 和 RXACT 標(biāo)志，可以關(guān)閉 FIFO、使能發(fā)送或使能接收。TXACT 和 RXACT 由數(shù)據(jù)通道子單元設(shè)置而且是互斥的：

······當(dāng) TXACT 有效時(shí)，發(fā)送 FIFO 代表發(fā)送電路和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)

······當(dāng) RXACT 有效時(shí)，接收 FIFO 代表接收電路和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)

?發(fā)送 FIFO：當(dāng)使能了 SDIO 的發(fā)送功能，數(shù)據(jù)可以通過 AHB 接口寫入發(fā)送 FIFO。

發(fā)送 FIFO 有 32 個(gè)連續(xù)的地址。發(fā)送 FIFO 中有一個(gè)數(shù)據(jù)輸出寄存器，包含讀指針指向的數(shù)據(jù)字。當(dāng)數(shù)據(jù)通道子單元裝填了移位寄存器后，它移動(dòng)讀指針至下個(gè)數(shù)據(jù)并傳輸出數(shù)據(jù)。如果未使能發(fā)送 FIFO，所有的狀態(tài)標(biāo)志均處于無效狀態(tài)。當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)通道子單元設(shè)置TXACT 為有效。

發(fā)送 FIFO 狀態(tài)標(biāo)志

?接收 FIFO：當(dāng)數(shù)據(jù)通道子單元接收到一個(gè)數(shù)據(jù)字，它會(huì)把數(shù)據(jù)寫入 FIFO，寫操作結(jié)束后，寫指針自動(dòng)加一；在另一端，有一個(gè)讀指針始終指向FIFO中的當(dāng)前數(shù)據(jù)。如果關(guān)閉了接收FIFO，所有的狀態(tài)標(biāo)志會(huì)被清除，讀寫指針也被復(fù)位。在接收到數(shù)據(jù)時(shí)數(shù)據(jù)通道子單元設(shè)置 RXACT。下表列出了接收 FIFO 的狀態(tài)標(biāo)志。通過 32 個(gè)連續(xù)的地址可以訪問接收 FIFO。

接收 FIFO 狀態(tài)標(biāo)志

3.2 SDIOAHB 接口

AHB 接口產(chǎn)生中斷和 DMA 請(qǐng)求，并訪問 SDIO 接口寄存器和數(shù)據(jù) FIFO。它包含一個(gè)數(shù)據(jù)通道、寄存器譯碼器和中斷/DMA 控制邏輯。

SDIO 中斷

當(dāng)至少有一個(gè)選中的狀態(tài)標(biāo)志為高時(shí)，中斷控制邏輯產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。有一個(gè)屏蔽寄存器用于選擇可以產(chǎn)生中斷的條件，如果設(shè)置了相應(yīng)的屏蔽標(biāo)志，則對(duì)應(yīng)的狀態(tài)標(biāo)志可以產(chǎn)生中斷。

SDIO/DMA 接口：在 SDIO 和存儲(chǔ)器之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程

在下面的例子中，主機(jī)控制器使用 CMD24(WRITE_BLOCK)從主機(jī)傳送 512 字節(jié)到 MMC 卡，DMA 控制器用于從存儲(chǔ)器向 SDIO 的 FIFO 填充數(shù)據(jù)。

執(zhí)行卡識(shí)別過程。

提高 SDIO_CK 頻率。

發(fā)送 CMD7 命令選擇卡。

按下述步驟配置 DMA2:

使能 DMA2 控制器并清除所有的中斷標(biāo)志位。

設(shè)置 DMA2 通道 4 的源地址寄存器為存儲(chǔ)器緩沖區(qū)的基地址，DMA2 通道 4 的目標(biāo)地址寄存器為SDIO_FIFO 寄存器的地址。

設(shè)置 DMA2 通道 4 控制寄存器(存儲(chǔ)器遞增，非外設(shè)遞增，外設(shè)和源的數(shù)據(jù)寬度為字寬度)。

使能 DMA2 通道 4。

發(fā)送 CMD24(WRITE_BLOCK)，操作如下：

設(shè)置 SDIO 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度寄存器(SDIO 數(shù)據(jù)時(shí)鐘寄存器應(yīng)該在執(zhí)行卡識(shí)別過程之前設(shè)置好)。

設(shè)置 SDIO 參數(shù)寄存器為卡中需要傳送數(shù)據(jù)的地址。

設(shè)置 SDIO 命令寄存器：CmdIndex 置為 24(WRITE_BLOCK)；WaitRest 置為 1(SDIO 卡主機(jī)等待響應(yīng))；CPSMEN 置為 1(使能 SDIO 卡主機(jī)發(fā)送命令)，保持其它域?yàn)樗麄兊膹?fù)位值。

等待 SDIO_STA[6]=CMDREND 中斷，然后設(shè)置 SDIO 數(shù)據(jù)寄存器：DTEN 置為 1(使能 SDIO卡主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù))；DTDIR 置為 0(控制器至卡方向)；DTMODE 置為 0(塊數(shù)據(jù)傳送)；DMAEN 置為 1(使能 DMA)；DBLOCKSIZE 置為 9(512 字節(jié))；其它域不用設(shè)置。

等待 SDIO_STA[10]=DBCKEND。

查詢 DMA 通道的使能狀態(tài)寄存器，確認(rèn)沒有通道仍處于使能狀態(tài)。

4 卡功能描述

4.1 卡識(shí)別模式

在卡識(shí)別模式，主機(jī)復(fù)位所有的卡、檢測(cè)操作電壓范圍、識(shí)別卡并為總線上每個(gè)卡設(shè)置相對(duì)地址(RCA)。在卡識(shí)別模式下，所有數(shù)據(jù)通信只使用命令信號(hào)線(CMD)。

4.2 卡復(fù)位

GO_IDLE_STATE 命令(CMD0)是一個(gè)軟件復(fù)位命令，它把多媒體卡和 SD 存儲(chǔ)器置于空閑狀態(tài)。

IO_RW_DIRECT 命令(CMD52)復(fù)位 SDI/O 卡。上電后或執(zhí)行 CMD0 后，所有卡的輸出端都處于高阻狀態(tài)，同時(shí)所有卡都被初始化至一個(gè)默認(rèn)的相對(duì)卡地址(RCA=0x0001)和默認(rèn)的驅(qū)動(dòng)器寄存器設(shè)置(最低的速度，最大的電流驅(qū)動(dòng)能力)。

4.3 操作電壓范圍確認(rèn)

所有的卡都可以使用任何規(guī)定范圍內(nèi)的電壓與 SDIO卡主機(jī)通信，可支持的最小和最大電壓 VDD數(shù)值由卡上的操作條件寄存器(OCR)定義。內(nèi)部存儲(chǔ)器存儲(chǔ)了卡識(shí)別號(hào)(CID)和卡特定數(shù)據(jù)(CSD)的卡 ，僅能在數(shù)據(jù)傳輸 VDD 條件下傳送這些信息。

當(dāng) SDIO 卡主機(jī)模塊與卡的 VDD 范圍不一致時(shí)，卡將不能完成識(shí)別周期，也不能發(fā)送 CSD數(shù)據(jù)；因此，在 VDD 范圍不匹配時(shí)，SDIO 卡主機(jī)可以用下面幾個(gè)特殊命令去識(shí)別和拒絕卡：SEND_OP_COND(CMD1)、SD_APP_OP_COND(SD 存儲(chǔ)卡的 ACMD41)和 IO_SEND_OP_COND(SDI/O卡的 CMD5)。

SDIO 卡主機(jī)在執(zhí)行這幾個(gè)命令時(shí)會(huì)產(chǎn)生需要的 VDD 電壓。不能在指定的電壓范圍進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)目ǎ瑢目偩€斷開并進(jìn)入非激活狀態(tài)。使用這些不包含電壓范圍作為操作數(shù)的命令，SDIO 卡主機(jī)能夠查詢每個(gè)卡并在確定公共的電壓范圍前，把不在此范圍內(nèi)的卡置于非激活狀態(tài)。當(dāng) SDIO 卡主機(jī)能夠選擇公共的電壓范圍或用戶需要知道卡是否能用時(shí)，SDIO 卡主機(jī)可以進(jìn)行這樣的查詢。

4.4 卡識(shí)別過程

多媒體卡和 SD 卡的卡識(shí)別過程是有區(qū)別的；對(duì)于多媒體卡，卡識(shí)別過程以時(shí)鐘頻率 Fod 開始，所有 SDIO_CMD 輸出為開路驅(qū)動(dòng)，允許在這個(gè)過程中的卡的并行連接，識(shí)別過程如下：

1. 總線被激活。

2. SDIO 卡主機(jī)廣播發(fā)送 SEND_OP_COND(CMD1)命令，并接收操作條件。

3. 得到的響應(yīng)是所有卡的操作條件寄存器內(nèi)容的“線與”。

4. 不兼容的卡會(huì)被置于非激活狀態(tài)。

5. SDIO 卡主機(jī)廣播發(fā)送 ALL_SEND_CID(CMD2)至所有激活的卡。

6. 所有激活的卡同時(shí)串行地發(fā)送他們的 CID 號(hào)，那些檢測(cè)到輸出的 CID 位與命令線上的數(shù)據(jù)不相符的卡必須停止發(fā)送，并等待下一個(gè)識(shí)別周期。最終只有一個(gè)卡能夠成功地傳送完整的CID 至 SDIO 卡主機(jī)并進(jìn)入識(shí)別狀態(tài)。

7. SDIO 卡主機(jī)發(fā)送 SET_RELATIVE_ADDR(CMD3)命令至這個(gè)卡，這個(gè)新的地址被稱為相對(duì)卡地址(RCA)，它比 CID 短，用于對(duì)卡尋址。至此，這個(gè)卡轉(zhuǎn)入待機(jī)狀態(tài)，并不再響應(yīng)新的識(shí)別過程，同時(shí)它的輸出驅(qū)動(dòng)從開路轉(zhuǎn)變?yōu)橥仆炷Ｊ健?/p>

SDIO 卡主機(jī)重復(fù)上述步驟 5 至 7，直到收到超時(shí)條件。對(duì)于 SD 卡而言，卡識(shí)別過程以時(shí)鐘頻率 Fod 開始，所有 SDIO_CMD 輸出為推挽驅(qū)動(dòng)而不是開路驅(qū)動(dòng)，識(shí)別過程如下：

1. 總線被激活

2. SDIO 卡主機(jī)廣播發(fā)送 SEND_APP_OP_COND(ACMD41)命令

3. 得到的響應(yīng)是所有卡的操作條件寄存器的內(nèi)容

4. 不兼容的卡會(huì)被置于非激活狀態(tài)

5. SDIO 卡主機(jī)廣播發(fā)送 ALL_SEND_CID(CMD2)至所有激活的卡

6. 所有激活的卡發(fā)送回他們唯一卡識(shí)別號(hào)(CID)并進(jìn)入識(shí)別狀態(tài)。

7. SDIO 卡主機(jī)發(fā)送 SET_RELATIVE_ADDR(CMD3)命令和一個(gè)地址到一個(gè)激活的卡，這個(gè)新的地址被稱為相對(duì)卡地址(RCA)，它比 CID 短，用于對(duì)卡尋址。至此，這個(gè)卡轉(zhuǎn)入待機(jī)狀態(tài)。SDIO卡主機(jī)可以再次發(fā)送該命令更改 RCA，卡的 RCA 將是最后一次的賦值。

8. SDIO 卡主機(jī)對(duì)所有激活的卡重復(fù)上述步驟 5 至 7。

對(duì)于 SDI/O 卡而言，卡識(shí)別過程如下：

1. 總線被激活

2. SDIO 卡主機(jī)發(fā)送 IO_SEND_OP_COND(CMD5)命令

3. 得到的響應(yīng)是卡的操作條件寄存器的內(nèi)容

4. 不兼容的卡會(huì)被置于非激活狀態(tài)

5. SDIO 卡主機(jī)發(fā)送 SET_RELATIVE_ADDR(CMD3)命令和一個(gè)地址到一個(gè)激活的卡，這個(gè)新的地址被稱為相對(duì)卡地址(RCA)，它比 CID 短，用于對(duì)卡尋址。至此，這個(gè)卡轉(zhuǎn)入待機(jī)狀態(tài)。SDIO卡主機(jī)可以再次發(fā)送該命令更改 RCA，卡的 RCA 將是最后一次的賦值。

4.5 寫數(shù)據(jù)塊

執(zhí)行寫數(shù)據(jù)塊命令(CMD24-27)時(shí)，主機(jī)把一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)塊從主機(jī)傳送到卡中，同時(shí)在每個(gè)數(shù)據(jù)塊的末尾傳送一個(gè) CRC 碼。一個(gè)支持寫數(shù)據(jù)塊命令的卡應(yīng)該始終能夠接收由 WRITE_BL_LEN 定義的數(shù)據(jù)塊。如果CRC校驗(yàn)錯(cuò)誤，卡通過SDIO_D信號(hào)線指示錯(cuò)誤，傳送的數(shù)據(jù)被丟棄而不被寫入，所有后續(xù)(在多塊寫模式下)傳送的數(shù)據(jù)塊將被忽略。

如果主機(jī)傳送部分?jǐn)?shù)據(jù)，而累計(jì)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度未與數(shù)據(jù)塊對(duì)齊，當(dāng)不允許塊錯(cuò)位(未設(shè)置 CSD 的參數(shù)WRITE_BLK_MISALIGN)，卡將在第一個(gè)錯(cuò)位的塊之前檢測(cè)到塊錯(cuò)位錯(cuò)誤(設(shè)置狀態(tài)寄存器中的ADDRESS_ERROR 錯(cuò)誤位)。當(dāng)主機(jī)試圖寫一個(gè)寫保護(hù)區(qū)域時(shí)，寫操作也會(huì)被中止，此時(shí)卡會(huì)設(shè)置WP_VIOLATION 位。設(shè)置 CID 和 CSD 寄存器不需要事先設(shè)置塊長(zhǎng)度，傳送的數(shù)據(jù)也是通過 CRC 保護(hù)的。如果 CSD 或CID 寄存器的部分是存儲(chǔ)在 ROM 中，則這個(gè)不能更改的部分必須與接收緩沖區(qū)的對(duì)應(yīng)部分相一致，如果有不一致之處，卡將報(bào)告一個(gè)錯(cuò)誤同時(shí)不修改任何寄存器的內(nèi)容。有些卡需要長(zhǎng)的甚至不可預(yù)計(jì)的時(shí)間完成寫一個(gè)數(shù)據(jù)塊，在接收一個(gè)數(shù)據(jù)塊并完成 CRC 檢驗(yàn)后，卡開始寫操作，如果它的寫緩沖區(qū)已經(jīng)滿并且不能再從新的 WRITE_BLOCK 命令接受新的數(shù)據(jù)時(shí)，它會(huì)把 SDIO_D 信號(hào)線拉低。

主機(jī)可以在任何時(shí)候使用 SEND_STATUS(CMD13)查詢卡的狀態(tài)，卡將返回當(dāng)前狀態(tài)。READY_FOR_DATA 狀態(tài)位指示卡是否可以接受新的數(shù)據(jù)或?qū)懖僮魇欠襁€在進(jìn)行。主機(jī)可以使用CMD7(選擇另一個(gè)卡)不選中某個(gè)卡，而把這個(gè)卡置于斷開狀態(tài)，這樣可以釋放 SDIO_D 信號(hào)線而不中斷未完成的寫操作；當(dāng)重新選擇了一個(gè)卡，如果寫操作仍然在進(jìn)行并且寫緩沖區(qū)仍不能使用，它會(huì)重新通過拉低 SDIO_D 信號(hào)線指示忙的狀態(tài)。

4.6 讀數(shù)據(jù)塊

在讀數(shù)據(jù)塊模式下，數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締卧菙?shù)據(jù)塊，它的大小在 CSD 中(READ_BL_LEN)定義。如果設(shè)置了 READ_BL_PARTIAL，同樣可以傳送較小的數(shù)據(jù)塊，較小數(shù)據(jù)塊是指開始和結(jié)束地址完全包含在一個(gè)物理塊中，READ_BL_LEN 定義了物理塊的大小。為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_，每個(gè)數(shù)據(jù)塊后都有一個(gè) CRC 校驗(yàn)碼。CMD17(READ_SINGLE_BLOCK)啟動(dòng)一次讀數(shù)據(jù)塊操作，在傳輸結(jié)束后卡返回到發(fā)送狀態(tài)。

CMD18(READ_MULTIPLE_BLOCK)啟動(dòng)一次連續(xù)多個(gè)數(shù)據(jù)塊的讀操作。主機(jī)可以在多數(shù)據(jù)塊讀操作的任何時(shí)候中止操作，而不管操作的類型。發(fā)送停止傳輸命令即可中止操作。如果在多數(shù)據(jù)塊讀操作中(任一種類型)卡檢測(cè)到錯(cuò)誤(例如：越界、地址錯(cuò)位或內(nèi)部錯(cuò)誤)，它將停止數(shù)據(jù)傳輸并仍處于數(shù)據(jù)狀態(tài)；此時(shí)主機(jī)必須發(fā)送停止傳輸命令中止操作。在停止傳輸命令的響應(yīng)中報(bào)告讀錯(cuò)誤。如果主機(jī)發(fā)送停止傳輸命令時(shí)，卡已經(jīng)傳輸完一個(gè)確定數(shù)目的多個(gè)數(shù)據(jù)塊操作中的最后一個(gè)數(shù)據(jù)塊，因?yàn)榇藭r(shí)卡已經(jīng)不在數(shù)據(jù)狀態(tài)，主機(jī)會(huì)得到一個(gè)非法命令的響應(yīng)。如果主機(jī)傳輸部分?jǐn)?shù)據(jù)塊，而累計(jì)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度不能與物理塊對(duì)齊同時(shí)不允許塊錯(cuò)位，卡會(huì)在出現(xiàn)第一個(gè)未對(duì)齊的塊時(shí)檢測(cè)出一個(gè)塊對(duì)齊錯(cuò)誤，并在狀態(tài)寄存器中設(shè)置 ADDRESS_ERROR 錯(cuò)誤標(biāo)志。

4.7 數(shù)據(jù)流操作，數(shù)據(jù)流寫入和數(shù)據(jù)流讀出(只適用于多媒體卡)

在數(shù)據(jù)流模式，數(shù)據(jù)按字節(jié)傳輸，同時(shí)每個(gè)數(shù)據(jù)塊后沒有 CRC。數(shù)據(jù)流寫(只適用于多媒體卡)WRITE_DAT_UNTIL_STOP(CMD20)開始從 SDIO 卡主機(jī)至卡的數(shù)據(jù)傳輸，從指定的地址開始連續(xù)傳輸直到 SDIO 卡主機(jī)發(fā)出一個(gè)停止命令。如果允許部分?jǐn)?shù)據(jù)塊傳輸(設(shè)置了 CSD 參 數(shù)WRITE_BL_PARTIAL)，則數(shù)據(jù)流可以在卡的地址空間中的任意地址開始和停止，否則數(shù)據(jù)流只能在數(shù)據(jù)塊的邊界開始和停止。因?yàn)閭鬏數(shù)臄?shù)據(jù)數(shù)目沒有事先設(shè)定，不能使用 CRC 校驗(yàn)。

如果發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)達(dá)到了存儲(chǔ)器的最大地址，即使 SDIO 卡主機(jī)沒有發(fā)送停止命令，隨后傳輸?shù)臄?shù)據(jù)也會(huì)被丟棄。

數(shù)據(jù)流寫操作的最大時(shí)鐘頻率可以通過下式計(jì)算：

?Maximumspeed=最大寫頻率

?TRANSPEED=最大數(shù)據(jù)傳輸率

?writebllen=最大寫數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度

?NSAC=以 CLK 周期計(jì)算的數(shù)據(jù)讀操作時(shí)間 2

?TAAC=數(shù)據(jù)讀操作時(shí)間 1

?R2WFACTOR=寫速度因子

如果主機(jī)試圖使用更高的頻率，卡可能不能處理數(shù)據(jù)并停止編程，同時(shí)在狀態(tài)寄存器中設(shè)置OVERRUN 錯(cuò)誤位，丟棄所有隨后傳輸?shù)臄?shù)據(jù)并(在接收數(shù)據(jù)狀態(tài))等待停止命令。如果主機(jī)試圖寫入一個(gè)寫保護(hù)區(qū)域，寫操作將被中止，同時(shí)卡將設(shè)置 WP_VIOLATION 位。數(shù)據(jù)流讀(只適用于多媒體卡)READ_DAT_UNTIL_STOP(CMD11)控制數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)傳輸。這個(gè)命令要求卡從指定的地址讀出數(shù)據(jù)，直到 SDIO 卡主機(jī)發(fā)送 STOP_TRANSMISSION(CMD12)。

因?yàn)榇忻顐鬏數(shù)难舆t，停止命令的執(zhí)行會(huì)有延遲，數(shù)據(jù)傳送會(huì)在停止命令的結(jié)束位后停止。如果發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)達(dá)到了存儲(chǔ)器的最大地址，SDIO 卡主機(jī)沒有發(fā)送命令，隨后傳輸?shù)臄?shù)據(jù)將是無效數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)流讀操作的最大時(shí)鐘頻率可以通過下式計(jì)算：

?Maximumspeed=最大寫頻率

?TRANSPEED=最大數(shù)據(jù)傳輸率

?readbllen=最大讀數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度

?NSAC=以 CLK 周期計(jì)算的數(shù)據(jù)讀操作時(shí)間 2

?TAAC=數(shù)據(jù)讀操作時(shí)間 1

?R2WFACTOR=寫速度因子

如果主機(jī)試圖使用更高的頻率，卡將不能處理數(shù)據(jù)傳輸，此時(shí)卡在狀態(tài)寄存器中設(shè)置 UNDERRUN錯(cuò)誤位，中止數(shù)據(jù)傳輸并在數(shù)據(jù)狀態(tài)等待停止命令。

4.8 擦除：成組擦除和扇區(qū)擦除

多媒體卡的擦除單位是擦除組，擦除組是以寫數(shù)據(jù)塊計(jì)算，寫數(shù)據(jù)塊是卡的基本寫入單位。擦除組的大小是卡的特定參數(shù)，在 CSD 中定義。

主機(jī)可以擦除一個(gè)連續(xù)范圍的擦除組，開始擦除操作有三個(gè)步驟。

首先，主機(jī)使用 ERASE_GROUP_START(CMD35)命令定義連續(xù)范圍的開始地址，然后使用ERASE_GROUP_END(CMD36)命令定義連續(xù)范圍的結(jié)束地址，最后發(fā)送擦除命令 ERASE(CMD38)開始擦除操作。擦除命令的地址域是以字節(jié)為單位的擦除組地址。卡會(huì)舍棄未與擦除組大小對(duì)齊的部分，把地址邊界對(duì)齊到擦除組的邊界。如果未按照上述步驟收到了擦除命令，卡在狀態(tài)寄存器中設(shè)置 ERASE_SEQ_ERROR 位，并重新等待第一個(gè)步驟。如果收到了除 SEND_STATUS 和擦除命令之外的其它命令，卡在狀態(tài)寄存器中設(shè)置 ERASE_RESET位，解除擦除序列并執(zhí)行新的命令。如果擦除范圍包含了寫保護(hù)數(shù)據(jù)塊，這些塊不被擦除，只有未保護(hù)的塊被擦除，同時(shí)卡在狀態(tài)寄存器中設(shè)置 WP_ERASE_SKIP 狀態(tài)位。在擦除過程中，卡拉低 SDIO_D 信號(hào)。實(shí)際的擦除時(shí)間可能很長(zhǎng)，主機(jī)可以使用 CMD7 解除卡的選擇。

4.9 寬總線選擇和解除選擇

可以通過 SET_BUS_WIDTH(ACMD6)命令選擇或不選擇寬總線(4 位總線寬度)操作模式，上電后或GO_IDLE_STATE(CMD0)命令后默認(rèn)的總線寬度為 1 位。SET_BUS_WIDTH(ACMD6)命令僅在傳輸狀態(tài)時(shí)有效，即只有在使用 SELECT/DESELECT_CARD(CMD7)命令選擇了卡后才能改變總線寬度。

4.10 保護(hù)管理

SDIO 卡主機(jī)模塊支持三種保護(hù)方式：

1. 內(nèi)部卡保護(hù)(卡內(nèi)管理)

2. 機(jī)械寫保護(hù)開關(guān)(僅由 SDIO 卡主機(jī)模塊管理)

3. 密碼管理的卡鎖操作

內(nèi)部卡的寫保護(hù)

卡的數(shù)據(jù)可以被保護(hù)不被覆蓋或擦除。在 CSD 中永久地或臨時(shí)地設(shè)置寫保護(hù)位，生產(chǎn)廠商或內(nèi)容提供商可以永久地對(duì)整個(gè)卡施行寫保護(hù)。對(duì)于支持在 CSD 中設(shè)置 WP_GRP_ENABLE 位從而提供一組扇區(qū)寫保護(hù)的卡，部分?jǐn)?shù)據(jù)可以被保護(hù)，寫保護(hù)可以通過程序改變。寫保護(hù)的基本單位是 CSD參數(shù) WP_GRP_SIZE 個(gè)扇區(qū)。

SET_WRITE_PROT 和 CLR_WRITE_PROT 命令控制指定組的保護(hù)，SEND_WRITE_PROT 命令與單數(shù)據(jù)塊讀命令類似，卡送出一個(gè)包含 32 個(gè)寫保護(hù)位(代表從指定地址開始的 32 個(gè)寫保護(hù)組)的數(shù)據(jù)塊，跟著一個(gè) 16 位的 CRC 碼。寫保護(hù)命令的地址域是一個(gè)以字節(jié)為單位的組地址。卡將截?cái)嗨薪M大小以下的地址。

機(jī)械寫保護(hù)開關(guān)

在卡的側(cè)面有一個(gè)機(jī)械的滑動(dòng)開關(guān)，允許用戶設(shè)置或清除卡的寫保護(hù)。當(dāng)滑動(dòng)開關(guān)置于小窗口打開的位置時(shí)，卡處于寫保護(hù)狀態(tài)，當(dāng)滑動(dòng)開關(guān)置于小窗口關(guān)閉的位置時(shí)，可以更改卡中內(nèi)容。在卡的插槽上的對(duì)應(yīng)部位也有一個(gè)開關(guān)指示 SDIO 卡主機(jī)模塊，卡是否處于寫保護(hù)狀態(tài)。卡的內(nèi)部電路不知道寫保護(hù)開關(guān)的位置。

密碼保護(hù)

密碼保護(hù)功能允許 SDIO 卡主機(jī)模塊使用密碼對(duì)卡實(shí)行上鎖或解鎖。密碼存儲(chǔ)在 128 位的 PWD 寄存器中，它的長(zhǎng)度設(shè)置在 8 位的 PWD_LEN 寄存器中。這些寄存器是不可揮發(fā)的，即掉電后它們的內(nèi)容不丟失。已上鎖的卡能夠響應(yīng)和執(zhí)行相應(yīng)的命令，即允許 SDIO 卡主機(jī)模塊執(zhí)行復(fù)位、初始化和查詢狀態(tài)等操作，但不允許操作卡中的數(shù)據(jù)。當(dāng)設(shè)置了密碼后(即 PWD_LEN 的數(shù)值不為 0)，上電后卡自動(dòng)處于上鎖狀態(tài)。

正如 CSD 和 CID 寄存器寫命令，上鎖/解鎖命令僅在傳輸狀態(tài)下有效，在這個(gè)狀態(tài)下，命令中沒有地址參數(shù)，但卡已經(jīng)被選中。卡的上鎖/解鎖命令具有單數(shù)據(jù)塊寫命令的結(jié)構(gòu)和總線操作類型，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊包含所有命令所需要的信息(密碼設(shè)置模式、PWD內(nèi)容和上鎖/解鎖指示)。在發(fā)送卡的上鎖/解鎖命令之前，命令數(shù)據(jù)塊的長(zhǎng)度由 SDIO 卡主機(jī)模塊定義，命令結(jié)構(gòu)示于表 110。

位的設(shè)置如下：

?ERASE：設(shè)置該位將執(zhí)行強(qiáng)制擦除，所有其它位必須為 0，只發(fā)送命令字節(jié)。

?LOCK_UNLOCK：設(shè)置該位鎖住卡，LOCK_UNLOCK 與 SET_PWD 可以同時(shí)設(shè)置，但不能與CLR_PWD 同時(shí)設(shè)置。

?CLR_PWD：設(shè)置該位清除密碼數(shù)據(jù)。

?SET_PWD：設(shè)置該位將密碼數(shù)據(jù)保存至存儲(chǔ)器。

?PWD_LEN：以字節(jié)為單位定義密碼的長(zhǎng)度。

?PWD：密碼(依不同的命令，新的密碼或正在使用的密碼)

以下幾節(jié)列出了設(shè)置/清除密碼、上鎖/解鎖和強(qiáng)制擦除的命令序列。

設(shè)置密碼

1. 選擇一個(gè)卡(SELECT/DESELECT_CARD，CMD7)。

2. 定義要在 8 位的卡上鎖/解鎖模式下發(fā)送的數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度(SET_BLOCKLEN，CMD16)，8 位的PWD_LEN，新密碼的字節(jié)數(shù)目。當(dāng)更換了密碼后，發(fā)送命令的數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度必須同時(shí)考慮新舊密碼的長(zhǎng)度。

3. 以合適的數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度在數(shù)據(jù)線上發(fā)送 LOCK/UNLOCK(CMD42)命令，并包含 16 位的 CRC 碼。數(shù)據(jù)塊包含了操作模式(SET_PWD=1)、長(zhǎng)度(PWD_LEN)和密碼(PWD)。當(dāng)更換了密碼后，長(zhǎng)度數(shù)值(PWD_LEN)包含了新舊兩個(gè)密碼的長(zhǎng)度，PWD 域包含了舊的密碼(正在使用的)和新的密碼。

4. 當(dāng)舊的密碼匹配后，新的密碼和它的長(zhǎng)度被分別存儲(chǔ)在 PWD 和 PWD_LEN 域。如果送出的舊密碼與期望的密碼(長(zhǎng)度或內(nèi)容)不吻合，則設(shè)置狀態(tài)寄存器中的 LOCK_UNLOCK_FAILED 錯(cuò)誤位，同時(shí)密碼不變。密碼長(zhǎng)度域(PWD_LEN)指示當(dāng)前是否設(shè)置了密碼，如果該域?yàn)榉橇悖瑒t表示使用了密碼，卡在上電時(shí)自動(dòng)上鎖。在不斷電的情況下，如果設(shè)置了密碼，可以通過設(shè)置 LOCK_UNLOCK 位或發(fā)送一個(gè)額外的上鎖命令，立即鎖住卡。

清除密碼

1. 選擇一個(gè)卡(SELECT/DESELECT_CARD，CMD7)。

2. 定義要在 8 位的卡上鎖/解鎖模式下發(fā)送的數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度(SET_BLOCKLEN，CMD16)，8 位的PWD_LEN，當(dāng)前使用密碼的字節(jié)數(shù)目。

3. 當(dāng)密碼匹配后，PWD 域被清除同時(shí) PWD_LEN 被設(shè)為 0。如果送出的密碼與期望的密碼(長(zhǎng)度或內(nèi)容)不吻合，則設(shè)置狀態(tài)寄存器中的 LOCK_UNLOCK_FAILED 錯(cuò)誤位，同時(shí)密碼不變。

卡上鎖

1. 選擇一個(gè)卡(SELECT/DESELECT_CARD，CMD7)

2. 定義要在 8 位的卡上鎖/解鎖模式(見表 110 的字節(jié) 0)下發(fā)送的數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度(SET_BLOCKLEN，CMD16)，8 位的 PWD_LEN，和當(dāng)前密碼的字節(jié)數(shù)目。

3. 以合適的數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度在數(shù)據(jù)線上發(fā)送 LOCK/UNLOCK(CMD42)命令，并包含 16 位的 CRC 碼。數(shù)據(jù)塊包含了操作模式(LOCK_UNLOCK=1)、長(zhǎng)度(PWD_LEN)和密碼(PWD)。

4. 當(dāng)密碼匹配后，卡被上鎖并則設(shè)置狀態(tài)寄存器中的 CARD_IS_LOCKED 狀態(tài)位。如果送出的密碼與期望的密碼(長(zhǎng)度或內(nèi)容)不吻合，則設(shè)置狀態(tài)寄存器中的 LOCK_UNLOCK_FAILED 錯(cuò)誤位，同時(shí)上鎖操作失敗。設(shè)置密碼和為卡上鎖可以在同一個(gè)操作序列中進(jìn)行，此時(shí) SDIO 卡主機(jī)模塊按照前述的步驟設(shè)置密碼，但在發(fā)送新密碼命令的第 3 步需要設(shè)置 LOCK_UNLOCK 位。如果曾經(jīng)設(shè)置過密碼(PWD_LEN 不為 0)，卡會(huì)在上電復(fù)位時(shí)自動(dòng)地上鎖。對(duì)已經(jīng)上鎖的卡執(zhí)行上鎖操作或?qū)]有密碼的卡執(zhí)行上鎖操作會(huì)導(dǎo)致失敗，并設(shè)置狀態(tài)寄存器中的LOCK_UNLOCK_FAILED 錯(cuò)誤位。

卡解鎖

1. 選擇一個(gè)卡(SELECT/DESELECT_CARD，CMD7)

2. 定義要在 8 位的卡上鎖/解鎖模式下發(fā)送的數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度(SET_BLOCKLEN，CMD16)，8 位的 PWD_LEN，和當(dāng)前密碼的字節(jié)數(shù)目。

3. 以合適的數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度在數(shù)據(jù)線上發(fā)送 LOCK/UNLOCK(CMD42)命令，并包含 16 位的 CRC 碼。數(shù)據(jù)塊包含了操作模式(LOCK_UNLOCK=0)、長(zhǎng)度(PWD_LEN)和密碼(PWD)。

4. 當(dāng)密碼匹配后，卡鎖被解除，同時(shí)狀態(tài)寄存器中的 CARD_IS_LOCKED 位被清除。如果送出的密碼與期望的密碼(長(zhǎng)度或內(nèi)容)不吻合，則設(shè)置狀態(tài)寄存器中的 LOCK_UNLOCK_FAILED 錯(cuò)誤位，同時(shí)卡仍保持上鎖狀態(tài)。解鎖狀態(tài)只在當(dāng)前的供電過程中有效，只要不清除 PWD 域，下次上電后卡會(huì)被自動(dòng)上鎖。試圖對(duì)

已經(jīng)解了鎖的卡執(zhí)行解鎖操作會(huì)導(dǎo)致操作失敗，并設(shè)置狀態(tài)寄存器中的 LOCK_UNLOCK_FAILED 錯(cuò)誤位。

強(qiáng)制擦除

如果用戶忘記了密碼(PWD 的內(nèi)容)，可以在清除卡中的所有內(nèi)容后使用卡。強(qiáng)制擦除操作擦除所

有卡中的數(shù)據(jù)和密碼。

1. 選擇一個(gè)卡(SELECT/DESELECT_CARD，CMD7)

2. 設(shè)置發(fā)送的數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度(SET_BLOCKLEN，CMD16)為 1，僅發(fā)送 8 位的卡上鎖/解鎖字節(jié)。

3. 以合適的數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度在數(shù)據(jù)線上發(fā)送 LOCK/UNLOCK(CMD42)命令，并包含 16 位的 CRC 碼。數(shù)據(jù)塊包含了操作模式(ERASE=1)所有其它位為 0。

當(dāng) ERASE 位是數(shù)據(jù)域中僅有的位時(shí)，卡中的所有內(nèi)容將被擦除，包括 PWD 和 PWD_LEN 域，同時(shí)卡不再被上鎖。如果有任何其它位不為 0，則設(shè)置狀態(tài)寄存器中的LOCK_UNLOCK_FAILED 錯(cuò)誤位，卡中的數(shù)據(jù)保持不變，同時(shí)卡仍保持上鎖狀態(tài)。試圖對(duì)已經(jīng)解了鎖的卡執(zhí)行擦除操作會(huì)導(dǎo)致操作失敗，并設(shè)置狀態(tài)寄存器中的LOCK_UNLOCK_FAILED 錯(cuò)誤位。

5 例程設(shè)計(jì)

5.1 SDIO_SDCardFatfs

該程序通過清晰的模塊化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì) SD 卡 FATFS 文件系統(tǒng)的全面測(cè)試，適用于嵌入式系統(tǒng)存儲(chǔ)功能驗(yàn)證和教學(xué)演示。

程序功能概述

1.硬件初始化

?系統(tǒng)時(shí)鐘、延時(shí)函數(shù)、串口(UART1)初始化。

?SD卡通過SDIO接口初始化，支持FATFS文件系統(tǒng)。

2.用戶交互

    while (1)
    {
        cmd = GetCmd();
        switch (cmd)
        {
        case '1': {
            printf("1.--->>>FatfsTestrn");
            FatfsTest();
            TestList();
            break;
        }
        case '2': {
            printf("2.--->>>FatfsBigDataTestrn");
            FatfsBigDataTest();
            TestList();
            break;
        }
        case '3': {
            printf("3.--->>>ViewRootDirrn");
            ViewRootDir();
            TestList();
            break;
        }
        case '4': {
            printf("4.--->>>CreateDirrn");
            CreateDir();
            TestList();
            break;
        }
        case '5': {
            printf("5.--->>>DeleteDirFilern");
            DeleteDirFile();
            TestList();
            break;
        }
        }
    }
}

void TestList(void)
{
    printf("/***************************SD Card Test*******************************/n");
    printf("==========================List==========================n");
    printf("1: Create a new file (FatFs read-write test file.txt) for read-write testingn");
    printf("2: Read and write large amounts of data (FatFs read and write test file .txt), perform read and write testsn");
    printf("3: Show the file test in the root directory of the SD Cardn");
    printf("4: Create directory(/Dir1,/Dir1/Die1_1,/Dir2)n");
    printf("5: Delete files and directories (/Dir1,/Dir1/Dir1_1,/Dir2, FatFs read and write test files.txt)n");
    printf("****************************************************************************/n");
}

void SDInfoShow(void)
{
    printf("/***************************SD Info Show*******************************/n");
    printf("SDCardInfo.CardType : %dn", SDCardInfo.CardType);
    printf("SDCardInfo.CardCapacity : %lld Byten", (SDCardInfo.CardCapacity));
    printf("SDCardInfo.CardBlockSize : %d Byten", SDCardInfo.CardBlockSize);
}

uint8_t GetCmd(void)
{
    uint8_t tmp = 0;

    if (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE))
    {
        tmp = USART_ReceiveData(USART1);
    }
    return tmp;
}

?通過串口接收用戶命令（1-5），執(zhí)行對(duì)應(yīng)操作：

?基礎(chǔ)文件操作測(cè)試（創(chuàng)建文件、讀寫數(shù)據(jù)）。

?大數(shù)據(jù)讀寫性能測(cè)試（2MB文件）。

?顯示SD卡根目錄內(nèi)容。

?創(chuàng)建多級(jí)目錄（/Dir1, /Dir1/Dir1_1, /Dir2）。

?刪除目錄及測(cè)試文件。

3.關(guān)鍵函數(shù)

void FatfsTest(void)
{
    res_sd = f_mount(&fs, "0:", 1);

    /***************************Format test**************************/
    printf("n format testn");
    if (res_sd == FR_NO_FILESYSTEM)
    {
        printf("The SD card has no file system and is about to be formattedrn");

        res_sd = f_mkfs("0:", 0, 0);

        if (res_sd == FR_OK)
        {
            printf("The SD card successfully mounted the file systemrn");
            res_sd = f_mount(NULL, "0:", 1);
            res_sd = f_mount(&fs, "0:", 1);
        }
        else
        {
            printf("SD card formatting failedrn");
            while (1);
        }
    }
    else if (res_sd != FR_OK)
    {
        printf("SD card mount failed (%d), maybe SD card initialization failedrn", res_sd);
        while (1);
    }
    else
    {
        printf("The file system is mounted and can be read and written for testingrn");
    }

    SDInfoShow();
    /***************************File system testing --->>> Write test*********************/
    printf("n file system test --->>> Write testn");
    res_sd = f_open(&fnew, "0:FatFs read and write test files.txt", FA_OPEN_ALWAYS | FA_WRITE | FA_READ);
    if (res_sd == FR_OK)
    {
        printf("Open/create FatFs to read and write the test file.txt successfully, and write data to the filern");

        res_sd = f_write(&fnew, WriteBuffer, sizeof(WriteBuffer), &fnum);

        if (res_sd == FR_OK)
        {
            printf("The file was written successfully, the number of bytes written:% d The data written is: n%srn", fnum, WriteBuffer);
        }
        else
        {
            printf("File write failed (%d)n", res_sd);
        }
        f_close(&fnew);
    }
    else
    {
        printf("Failed to open/create, filern");
    }

    /*************************File system testing --->>> read test**************************/
    printf("n file system test --->>> read testn");
    res_sd = f_open(&fnew, "0:FatFs read and write test files.txt", FA_OPEN_ALWAYS | FA_READ);
    if (res_sd == FR_OK)
    {
        printf("File successfully openedrn");
        res_sd = f_read(&fnew, ReadBuffer, sizeof(ReadBuffer), &fnum);
        if (res_sd == FR_OK)
        {
            printf("File read successful. Bytes read:% d The data read was: n%srn", fnum, ReadBuffer);
        }
        else
        {
            printf("File read failed (%d)n", res_sd);
        }
    }
    else
    {
        printf("File opening failedn");
    }

    f_close(&fnew);

    f_mount(NULL, "0:", 1);
}

FatfsTest()：掛載文件系統(tǒng)，格式化（若需要），測(cè)試文件讀寫。

void FatfsBigDataTest(void)
{
    uint32_t i;

    res_sd = f_mount(&fs, "0:", 1);

    /***************************File system testing --->>> Big data write test*********************/
    printf("nFile system test --->>> write testn");
    res_sd = f_open(&fnew, "0:FatFs read and write test files.txt", FA_OPEN_ALWAYS | FA_WRITE | FA_READ);
    if (res_sd == FR_OK)
    {
        printf("Open/create FatFs to read and write the test file.txt successfully, and write data to the filern");

        for (i = 0; i < 0xFFFFF; i++)
        {
            res_sd = f_write(&fnew, WriteBuffer, sizeof(WriteBuffer), &fnum);
            if ((i % 0x8FFF) == 0)
            {
                printf("......n");
            }
        }
        if (res_sd == FR_OK)
        {
            printf("File written successfullyn");
        }
        else
        {
            printf("File write failed (%d)n", res_sd);
        }
        f_close(&fnew);
    }
    else
    {
        printf("Failed to open/create, filern");
    }
}

FatfsBigDataTest()：寫入大量數(shù)據(jù)測(cè)試性能。

void CreateDir(void)
{
    res_sd = f_mount(&fs, "0:", 1);
    if (res_sd != FR_OK)
    {
        printf("Failed to mount file system (%d)rn", res_sd);
    }

    res_sd = f_mkdir("/Dir1");
    if (res_sd == FR_OK)
    {
        printf("f_mkdir Dir1 OKrn");
    }
    else if (res_sd == FR_EXIST)
    {
        printf("Dir1 Target already exists(%d)rn", res_sd);
    }
    else
    {
        printf("f_mkdir Dir1 fail(%d)rn", res_sd);
        return;
    }

    res_sd = f_mkdir("/Dir2");
    if (res_sd == FR_OK)
    {
        printf("f_mkdir Dir2 OKrn");
    }
    else if (res_sd == FR_EXIST)
    {
        printf("Dir2 Target already exists(%d)rn", res_sd);
    }
    else
    {
        printf("f_mkdir Dir2 fail (%d)rn", res_sd);
        return;
    }

    res_sd = f_mkdir("/Dir1/Dir1_1");
    if (res_sd == FR_OK)
    {
        printf("f_mkdir Dir1_1 OKrn");
    }
    else if (res_sd == FR_EXIST)
    {
        printf("Dir1_1 Target already exists(%d)rn", res_sd);
    }
    else
    {
        printf("f_mkdir Dir1_1 fail (%d)rn", res_sd);
        return;
    }

    f_mount(NULL, "0:", 1);
}

CreateDir() 和 DeleteDirFile()：目錄創(chuàng)建與刪除。

void ViewRootDir(void)
{
    DIR      dirinf;
    FILINFO  fileinf;
    uint32_t cnt = 0;
    char     name[256];

    res_sd = f_mount(&fs, "0:", 1);
    if (res_sd != FR_OK)
    {
        printf("Failed to mount file system (%d)rn", res_sd);
    }

    res_sd = f_opendir(&dirinf, "/");
    if (res_sd != FR_OK)
    {
        printf("Failed to open root directory (%d)rn", res_sd);
        return;
    }

    fileinf.lfname = name;
    fileinf.lfsize = 256;

    printf("attribute		|	file size	|	short filename	|	long file namern");
    for (cnt = 0;; cnt++)
    {
        res_sd = f_readdir(&dirinf, &fileinf);
        if (res_sd != FR_OK || fileinf.fname[0] == 0)
        {
            break;
        }

        if (fileinf.fname[0] == '.')
        {
            continue;
        }

        if (fileinf.fattrib & AM_DIR)
        {
            printf("(0x%02d)directory", fileinf.fattrib);
        }
        else
        {
            printf("(0x%02d)attribute", fileinf.fattrib);
        }

        printf("%10d	", fileinf.fsize);
        printf("	%s |", fileinf.fname);
        printf("	%srn", (char *)fileinf.lfname);
    }

    f_mount(NULL, "0:", 1);
}

ViewRootDir()：顯示根目錄內(nèi)容。

關(guān)鍵代碼分析：

1.文件系統(tǒng)初始化與掛載

res_sd = f_mount(&fs, "0:", 1);

?掛載SD卡（邏輯驅(qū)動(dòng)號(hào)0:），失敗時(shí)嘗試格式化（f_mkfs）。

2.文件讀寫操作

?創(chuàng)建/打開文件：f_open使用FA_OPEN_ALWAYS模式，若文件不存在則創(chuàng)建。

?寫入數(shù)據(jù)：f_write將緩沖區(qū)數(shù)據(jù)寫入文件。

?讀取數(shù)據(jù)：f_read從文件讀取數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)。

3.目錄操作

?創(chuàng)建目錄：f_mkdir創(chuàng)建目錄，處理已存在情況（FR_EXIST）。

?刪除目錄/文件：f_unlink刪除文件或空目錄（非空目錄需遞歸刪除）。

6 下載驗(yàn)證

6.1 SDIO_SDCardFatfs

命令1：基礎(chǔ)文件測(cè)試（FatfsTest）：

命令2：大數(shù)據(jù)讀寫測(cè)試（FatfsBigDataTest）：

命令3：查看根目錄（ViewRootDir）：

命令4：創(chuàng)建目錄（CreateDir）：

命令5：刪除目錄與文件（DeleteDirFile）：

WIZnet 是一家無晶圓廠半導(dǎo)體公司，成立于 1998 年。產(chǎn)品包括互聯(lián)網(wǎng)處理器 iMCU?，它采用 TOE（TCP/IP 卸載引擎）技術(shù)，基于獨(dú)特的專利全硬連線 TCP/IP。iMCU? 面向各種應(yīng)用中的嵌入式互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

WIZnet 在全球擁有 70 多家分銷商，在香港、韓國、美國設(shè)有辦事處，提供技術(shù)支持和產(chǎn)品營銷。

香港辦事處管理的區(qū)域包括：澳大利亞、印度、土耳其、亞洲（韓國和日本除外）。

審核編輯 黃宇