七.SDIO外设结构体
其实前面关于SDIO寄存器的讲解已经比较详细了,这里再借助于关于SDIO结构体再进行总结一遍。
标准库函数对 SDIO 外设建立了三个初始化结构体,分别为 SDIO 初始化结构体SDIO_InitTypeDef、SDIO 命令初始化结构体 SDIO_CmdInitTypeDef 和 SDIO 数据初始化结
构体 SDIO_DataInitTypeDef。这些结构体成员用于设置 SDIO 工作环境参数,并由 SDIO 相应初始化配置函数或功能函数调用,这些参数将会被写入到 SDIO 相应的寄存器,达到配置 SDIO 工作环境的目的。
至于为什么需要一个命令结构体与数据结构体,就是为了方便我们配置SDIO关于寄存器位,因为发送命令或者数据需要很多参数配置。
1.SDIO初始化结构体
SDIO 初始化结构体用于配置 SDIO 基本工作环境,比如时钟分频、时钟沿、数据宽度等等。它被 SDIO_Init 函数使用。
1) SDIO_ClockEdge:主时钟 SDIOCLK 产生 CLK 引脚时钟有效沿选择,可选上升沿或下降沿。
2) SDIO_ClockBypass:时钟分频旁路使用,可选使能或禁用,如果使能旁路,SDIOCLK (72MHZ )直接驱动 CLK 线输出时钟(不满足最高25HZ的要求),如果禁用,使用 SDIO_CLKCR 寄存器的 CLKDIV 位值分频 SDIOCLK,然后输出到 CLK 线。一般选择禁用时钟分频旁路。
3) SDIO_ClockPowerSave:节能模式选择,可选使能或禁用,它设定 SDIO_CLKCR 寄存器的 PWRSAV 位的值。如果使能节能模式,CLK 线只有在总线激活时才有时钟输出;如果禁用节能模式,始终使能 CLK 线输出时钟。
4) SDIO_BusWide:数据线宽度选择,可选 1 位数据总线、4 位数据总线或 8 为数据总线,系统默认使用 1 位数据总线,操作 SD 卡时在数据传输模式下一般选择 4 位数据总线。它设定 SDIO_CLKCR 寄存器的 WIDBUS 位的值。
5) SDIO_HardwareFlowControl:硬件流控制选择,可选使能或禁用,它设定SDIO_CLKCR 寄存器的 HWFC_EN 位的值。硬件流控制功能可以避免 FIFO 发送上溢和下溢错误。
6) SDIO_ClockDiv:时钟分频系数,它设定 SDIO_CLKCR 寄存器的 CLKDIV 位的值,设置 SDIOCLK 与 CLK 线输出时钟分频系数:
CLK 线时钟频率=SDIOCLK/([CLKDIV+2])。
2.SDIO命令初始化结构体
1) SDIO_Argument:作为命令的一部分发送到卡的命令参数,它设定 SDIO 参数寄存器(SDIO_ARG)的值。
(2) SDIO_CmdIndex:命令号选择,它设定 SDIO 命令寄存器(SDIO_CMD)的 CMDINDEX位的值。
(3) SDIO_Response:响应类型,SDIO 定义两个响应类型:长响应和短响应。根据命令号选择对应的响应类型。SDIO 定义了四个 32 位的 SDIO 响应寄存器(SDIO_RESPx,x=1…4),短响应只用SDIO_RESP1,长响应使用4个(SDIO_RESPx,x=1…4)。
1)命令响应寄存器
2)SDIO响应寄存器1~4
4) SDIO_Wait:等待类型选择,有三种状态可选,一种是无等待状态,超时检测功能启动,一种是等待中断,另外一种是等待传输完成。
5) SDIO_CPSM:命令路径状态机控制,可选使能或禁用 CPSM。它设定 SDIO_CMD 寄存器的 CPSMEN 位的值
只要我们使能的了命令状态机,则下面发送命令和接收响应的过程中的状态转换就不用我们管了
当我们要发送命令,我们只需要配置这个命令初始化结构体的成员,然后调用下图这个函数,则我们配置的参数写入对应的寄存器位中。
3.SDIO数据初始化结构体
1) SDIO_DataTimeOut:设置数据传输以卡总线时钟周期表示的超时周期,它设定 SDIO数据定时器寄存器(SDIO_DTIMER)的值。在 DPSM 进入 Wait_R 或繁忙状态后开始递减,直到 0 还处于以上两种状态则将超时状态标志置 1(详情前面的数据通道小节)。
2) SDIO_DataLength:设置传输数据长度。
3) SDIO_DataBlockSize:设置数据块大小,有多种尺寸可选,不同命令要求的数据块可能不同。
4) SDIO_TransferDir:数据传输方向,可选从主机到卡的写操作,或从卡到主机的读操作。
5) SDIO_TransferMode:数据传输模式,可选数据块或数据流模式。对于 SD 卡操作使用数据块类型。
6) SDIO_DPSM:数据路径状态机控制,可选使能或禁用 DPSM。它设定 SDIO_DCTRL寄存器的 DTEN 位的值。要实现数据传输都必须使能 SDIO_DPSM。
与命令一样使能了数据路径状态机,就不用高那么多麻烦的状态转换了
八.SD卡读写测试实验
我们平时使用的SD 卡都是已经包含有文件系统的,一般不会使用本实验的操作方式读写 SD 卡,但是对学习SD卡的驱动原理非常重要!!!
本实验是进行 SD卡最底层的数据读写操作,直接使用 SDIO 对 SD 卡进行读写,会损坏 SD 卡的文件系统,导致数据丢失,所以做这个实验之前需要备份SD卡数据。
主要是学习SD卡的卡识别过程,以及数据传输工过程,其实就是完全依照前面的两个流程图来实现代码的。
卡识别模式流程图
数据传输流程图
1.硬件设计
原理图:
实物图:
我这里用的是CS创世的贴片式SD卡,也称之为SD NAND , 内部存储单元架构为SLC,适合存代码。直接上板时相比于拔插式SD卡在抗震和抗PIN氧化方面更有优势,对于缩小整板体积也有一定帮助。
详情请参考:雷龙官网
2.代码讲解
先看主函数:
SD_Terst函数:
我们主要讲解的就是SD卡的初始化
SD_Init()函数:
/**
*函数名:SD_Init
*描述:初始化SD卡,使卡处于就绪状态(准备传输数据)
*输入:无
*输出:-SD_ErrorSD卡错误代码
*成功时则为SD_OK
*调用:外部调用
*/SD_ErrorSD_Init(void){
/*重置SD_Error状态*/
SD_Errorerrorstatus=SD_OK;
NVIC_Configuration();
/*SDIO外设底层引脚初始化*/
GPIO_Configuration();
/*对SDIO的所有寄存器进行复位*/
SDIO_DeInit();
/*上电并进行卡识别流程,确认卡的操作电压*/
errorstatus=SD_PowerON();
/*如果上电,识别不成功,返回“响应超时”错误*/
if(errorstatus!=SD_OK)
{
/*!< CMD Response TimeOut (wait for CMDSENT flag) */
return(errorstatus);
}
/*卡识别成功,进行卡初始化*/
errorstatus=SD_InitializeCards();
if(errorstatus!=SD_OK) //失败返回
{
/*!< CMD Response TimeOut (wait for CMDSENT flag) */
return(errorstatus);
}
/*配置SDIO外设
*上电识别,卡初始化都完成后,进入数据传输模式,提高读写速度
*/
/*SDIOCLK=HCLK,SDIO_CK=HCLK/(2+SDIO_TRANSFER_CLK_DIV)*/
SDIO_InitStructure.SDIO_ClockDiv=SDIO_TRANSFER_CLK_DIV;
/*上升沿采集数据*/
SDIO_InitStructure.SDIO_ClockEdge=SDIO_ClockEdge_Rising;
/*Bypass模式使能的话,SDIO_CK不经过SDIO_ClockDiv分频*/
SDIO_InitStructure.SDIO_ClockBypass=SDIO_ClockBypass_Disable;
/*若开启此功能,在总线空闲时关闭sd_clk时钟*/
SDIO_InitStructure.SDIO_ClockPowerSave=SDIO_ClockPowerSave_Disable;
/*暂时配置成1bit模式*/
SDIO_InitStructure.SDIO_BusWide=SDIO_BusWide_1b;
/*硬件流,若开启,在FIFO不能进行发送和接收数据时,数据传输暂停*/
SDIO_InitStructure.SDIO_HardwareFlowControl=SDIO_HardwareFlowControl_Disable;
SDIO_Init(&SDIO_InitStructure);
if(errorstatus==SD_OK)
{
/*用来读取csd/cid寄存器*/
errorstatus=SD_GetCardInfo(&SDCardInfo);
}
if(errorstatus==SD_OK)
{
/*通过cmd7,rca选择要操作的卡*/
errorstatus=SD_SelectDeselect((uint32_t)(SDCardInfo.RCA<< 16));
}
if(errorstatus==SD_OK)
{
/*最后为了提高读写,开启4bits模式*/
errorstatus=SD_EnableWideBusOperation(SDIO_BusWide_4b);
}
return(errorstatus);}
接下来逐段代码来分析一下:
errorstatus其实是一个SD_Error类型的枚举变量,SD_Error 是
列举了控制器可能出现的错误、比如 CRC 校验错误、CRC 校验错误、通信等待超时、FIFO 上溢或下溢、擦除命令错误等等。这些错误类型部分是控制器系统寄存器的标志位,部分是通过命令的响应内容得到的,如果是SD_OK则代表没有发送错误,
配置SDIO中断:
SDIO 外设底层引脚初始化
复位所有SDIO寄存器
重点来了:调用SD_PowerON()进入卡识别模式
/*
*函数名:SD_PowerON
*描述:确保SD卡的工作电压和配置控制时钟
*输入:无
*输出:-SD_ErrorSD卡错误代码
*成功时则为SD_OK
*调用:在SD_Init()调用
*/SD_ErrorSD_PowerON(void){
SD_Errorerrorstatus=SD_OK;
uint32_tresponse=0,count=0,validvoltage=0;
uint32_tSDType=SD_STD_CAPACITY;
/********************************************************************************************************/
/*上电初始化
*配置SDIO的外设
*SDIOCLK=HCLK,SDIO_CK=HCLK/(2+SDIO_INIT_CLK_DIV)
*初始化时的时钟不能大于400KHz
*/
/*HCLK=72MHz,SDIOCLK=72MHz,SDIO_CK=HCLK/(178+2)=400KHz*/
SDIO_InitStructure.SDIO_ClockDiv=SDIO_INIT_CLK_DIV;
SDIO_InitStructure.SDIO_ClockEdge=SDIO_ClockEdge_Rising;
/*不使用bypass模式,直接用HCLK进行分频得到SDIO_CK*/
SDIO_InitStructure.SDIO_ClockBypass=SDIO_ClockBypass_Disable;
/*空闲时不关闭时钟电源*/
SDIO_InitStructure.SDIO_ClockPowerSave=SDIO_ClockPowerSave_Disable;
/*初始化的时候暂时先把数据线配置成1根*/
SDIO_InitStructure.SDIO_BusWide=SDIO_BusWide_1b;
/*失能硬件流控制*/
SDIO_InitStructure.SDIO_HardwareFlowControl=SDIO_HardwareFlowControl_Disable;
SDIO_Init(&SDIO_InitStructure);
/*开启SDIO外设的电源*/
SDIO_SetPowerState(SDIO_PowerState_ON);
/*使能SDIO时钟*/
SDIO_ClockCmd(ENABLE);/********************************************************************************************************/
/*下面发送一系列命令,开始卡识别流程
*CMD0:GO_IDLE_STATE(复位所以SD卡进入空闲状态)
*没有响应
*/
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument=0x0;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CmdIndex=SD_CMD_GO_IDLE_STATE;
/*没有响应*/
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Response=SDIO_Response_No;
/*关闭等待中断*/
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Wait=SDIO_Wait_No;
/*CPSM在开始发送命令之前等待数据传输结束*/
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CPSM=SDIO_CPSM_Enable;
SDIO_SendCommand(&SDIO_CmdInitStructure);
/*检测是否正确接收到cmd0*/
errorstatus=CmdError();
/*命令发送出错,返回*/
if(errorstatus!=SD_OK)
{
/*CMDResponseTimeOut(waitforCMDSENTflag)*/
return(errorstatus);
}/********************************************************************************************************/
/*CMD8:SEND_IF_COND
*发送CMD8检查SD卡的电压操作条件
*
*参数:-[31:12]:保留(要被设置为'0')
*-[11:8]:支持的电压(VHS)0x1(范围:2.7-3.6V)
*-[7:0]:校验模式(推荐0xAA)
*响应类型:R7
*/
/*接收到命令sd会返回这个参数*/
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument=SD_CHECK_PATTERN;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CmdIndex=SDIO_SEND_IF_COND;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Response=SDIO_Response_Short;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Wait=SDIO_Wait_No;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CPSM=SDIO_CPSM_Enable;
SDIO_SendCommand(&SDIO_CmdInitStructure);
/*检查是否接收到命令*/
errorstatus=CmdResp7Error();
/*有响应则card遵循sd协议2.0版本*/
if(errorstatus==SD_OK)
{
/*SDCard2.0,先把它定义会sdsc类型的卡*/
CardType=SDIO_STD_CAPACITY_SD_CARD_V2_0;
/*这个变量用作ACMD41的参数,用来询问是sdsc卡还是sdhc卡*/
SDType=SD_HIGH_CAPACITY;
}
else /*无响应,说明是1.x的或mmc的卡*/
{
/*发命令CMD55*/
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument=0x00;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CmdIndex=SD_CMD_APP_CMD;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Response=SDIO_Response_Short;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Wait=SDIO_Wait_No;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CPSM=SDIO_CPSM_Enable;
SDIO_SendCommand(&SDIO_CmdInitStructure);
errorstatus=CmdResp1Error(SD_CMD_APP_CMD);
}
/*CMD55
*发送cmd55,用于检测是sd卡还是mmc卡,或是不支持的卡
*CMD响应:R1
*/
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument=0x00;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CmdIndex=SD_CMD_APP_CMD;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Response=SDIO_Response_Short;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Wait=SDIO_Wait_No;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CPSM=SDIO_CPSM_Enable;
SDIO_SendCommand(&SDIO_CmdInitStructure);
/*是否响应,没响应的是mmc或不支持的卡*/
errorstatus=CmdResp1Error(SD_CMD_APP_CMD); /********************************************************************************************************/
/*若errorstatus为CommandTimeOut,说明是MMC卡
*若errorstatus为SD_OK,说明是SDcard:SD卡2.0(电压范围不匹配)
*或SD卡1.x
*/
if(errorstatus==SD_OK) //响应了cmd55,是sd卡,可能为1.x,可能为2.0
{
/*下面开始循环地发送sdio支持的电压范围,循环一定次数*/
/*SDCARD
*发送ACMD41SD_APP_OP_COND,带参数0x80100000
*/
while((!validvoltage)&&(count< SD_MAX_VOLT_TRIAL))
{
/*在发送ACMD命令前都要先向卡发送CMD55
*发送CMD55APP_CMD,RCA为0
*/
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument=0x00;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CmdIndex=SD_CMD_APP_CMD;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Response=SDIO_Response_Short;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Wait=SDIO_Wait_No;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CPSM=SDIO_CPSM_Enable;
SDIO_SendCommand(&SDIO_CmdInitStructure);
errorstatus=CmdResp1Error(SD_CMD_APP_CMD);
if(errorstatus!=SD_OK)
{
return(errorstatus);
}
/*ACMD41
*命令参数由支持的电压范围及HCS位组成,HCS位置一来区分卡是SDSC还是SDHC
*0:SDSC
*1:SDHC
*响应:R3,对应的是OCR寄存器
*/
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument=SD_VOLTAGE_WINDOW_SD|SDType;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CmdIndex=SD_CMD_SD_APP_OP_COND;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Response=SDIO_Response_Short;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Wait=SDIO_Wait_No;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CPSM=SDIO_CPSM_Enable;
SDIO_SendCommand(&SDIO_CmdInitStructure);
errorstatus=CmdResp3Error();
if(errorstatus!=SD_OK)
{
return(errorstatus);
}
/*若卡需求电压在SDIO的供电电压范围内,会自动上电并标志pwr_up位
*读取卡寄存器,卡状态
*/
response=SDIO_GetResponse(SDIO_RESP1);
/*读取卡的ocr寄存器的pwr_up位,看是否已工作在正常电压*/
validvoltage=(((response>>31)==1)?1:0);
count++; /*计算循环次数*/
}
if(count>=SD_MAX_VOLT_TRIAL) /*循环检测超过一定次数还没上电*/
{
errorstatus=SD_INVALID_VOLTRANGE; /*SDIO不支持card的供电电压*/
return(errorstatus);
}
/*检查卡返回信息中的HCS位*/
/*判断ocr中的ccs位,如果是sdsc卡则不执行下面的语句*/
if(response&=SD_HIGH_CAPACITY)
{
CardType=SDIO_HIGH_CAPACITY_SD_CARD;/*把卡类型从初始化的sdsc型改为sdhc型*/
}
}/*elseMMCCard*/
return(errorstatus); }
1.配置SDIO初始化结构体**
配置 SDIO_InitStructure 结构体变量成员并调用 SDIO_Init 库函数完成 SDIO 外设的基本配置,注意此处的 SDIO 时钟分频,由于处于卡识别阶段,其时钟不能超过 400KHz。
2.发送CMD0命令:要SD卡回到空闲状态
那些检测标志全是来源与下图:
3.发送CMD8: 用来识别不同版本的卡和检测卡是否能在主机提供的电压下工作。
如果发送CMD8无响应:
1.电压不匹配的 2.0 以上 SD 卡
2.1.0 的 SD 卡
3.不是 SD 卡
如果发送CMD8有响应:
电压匹配的 2.0 以上 SD 卡(就是我们即将要使用的SD卡)
4.使用 ACMD41 命令判断卡的具体类型。因为是 A 类命令,所以在发送 ACMD41之前必须先发送 CMD55,CMD55 命令的响应类型的 R1。如果 CMD55 命令都没有响应说明是 MMC 卡或不可用卡。在正确发送 CMD55 之后就可以送ACMD41,并根据响应判断卡类型,ACMD41 的响应号为 R3,CmdResp3Error 函数用于检测命令正确发送并带有超时检测功能,但并不具备响应内容接收功能,需要在判定命令正确发送之后调用 SDIO_GetResponse 函数才能获取响应的内容。
实际上,在有响应时,SDIO 外设会自动把响应存放在 SDIO_RESPx 寄存器中,SDIO_GetResponse 函数只是根据形参返回对应响应寄存器的值。通过判定响应内容值即可确定 SD 卡类型。
总结:执行 SD_PowerON 函数无错误后就已经确定了 SD 卡类型,并说明卡和主机电压是匹配的,SD 卡处于卡识别模式下的准备状态。退出 SD_PowerON 函数返回SD_Init 函数,执行接下来代码。
执行 SD_PowerON 函数没有错误后:SD 卡处于卡识别模式下的准备状态
SD_InitializeCards()函数:
/*
*函数名:SD_InitializeCards
*描述:初始化所有的卡或者单个卡进入就绪状态
*输入:无
*输出:-SD_ErrorSD卡错误代码
*成功时则为SD_OK
*调用:在SD_Init()调用,在调用power_on()上电卡识别完毕后,调用此函数进行卡初始化
*/SD_ErrorSD_InitializeCards(void){
SD_Errorerrorstatus=SD_OK;
uint16_trca=0x01;
if(SDIO_GetPowerState()==SDIO_PowerState_OFF)
{
errorstatus=SD_REQUEST_NOT_APPLICABLE;
return(errorstatus);
}
/*判断卡的类型*/
if(SDIO_SECURE_DIGITAL_IO_CARD!=CardType)
{
/*SendCMD2ALL_SEND_CID
*响应:R2,对应CID寄存器
*/
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument=0x0;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CmdIndex=SD_CMD_ALL_SEND_CID;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Response=SDIO_Response_Long;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Wait=SDIO_Wait_No;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CPSM=SDIO_CPSM_Enable;
SDIO_SendCommand(&SDIO_CmdInitStructure);
errorstatus=CmdResp2Error();
if(SD_OK!=errorstatus)
{
return(errorstatus);
}
/*将返回的CID信息存储起来*/
CID_Tab[0]=SDIO_GetResponse(SDIO_RESP1);
CID_Tab[1]=SDIO_GetResponse(SDIO_RESP2);
CID_Tab[2]=SDIO_GetResponse(SDIO_RESP3);
CID_Tab[3]=SDIO_GetResponse(SDIO_RESP4);
}/********************************************************************************************************/
if((SDIO_STD_CAPACITY_SD_CARD_V1_1==CardType)
||(SDIO_STD_CAPACITY_SD_CARD_V2_0==CardType)
||(SDIO_SECURE_DIGITAL_IO_COMBO_CARD==CardType)
||(SDIO_HIGH_CAPACITY_SD_CARD==CardType)) /*使用的是2.0的卡*/
{
/*SendCMD3SET_REL_ADDRwithargument0
*SDCardpublishesitsRCA.
*响应:R6,对应RCA寄存器
*/
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument=0x00;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CmdIndex=SD_CMD_SET_REL_ADDR;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Response=SDIO_Response_Short;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Wait=SDIO_Wait_No;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CPSM=SDIO_CPSM_Enable;
SDIO_SendCommand(&SDIO_CmdInitStructure);
/*把接收到的卡相对地址存起来*/
errorstatus=CmdResp6Error(SD_CMD_SET_REL_ADDR,&rca);
if(SD_OK!=errorstatus)
{
return(errorstatus);
}
}/********************************************************************************************************/
if(SDIO_SECURE_DIGITAL_IO_CARD!=CardType)
{
RCA=rca;
/*SendCMD9SEND_CSDwithargumentascard'sRCA
*响应:R2对应寄存器CSD(Card-SpecificData)
*/
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument=(uint32_t)(rca<< 16);
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CmdIndex=SD_CMD_SEND_CSD;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Response=SDIO_Response_Long;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Wait=SDIO_Wait_No;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CPSM=SDIO_CPSM_Enable;
SDIO_SendCommand(&SDIO_CmdInitStructure);
errorstatus=CmdResp2Error();
if(SD_OK!=errorstatus)
{
return(errorstatus);
}
CSD_Tab[0]=SDIO_GetResponse(SDIO_RESP1);
CSD_Tab[1]=SDIO_GetResponse(SDIO_RESP2);
CSD_Tab[2]=SDIO_GetResponse(SDIO_RESP3);
CSD_Tab[3]=SDIO_GetResponse(SDIO_RESP4);
}/********************************************************************************************************/
/*全部卡初始化成功*/
errorstatus=SD_OK;
return(errorstatus);}
1.判断 SDIO 电源是否启动,如果没有启动电源返回错误。
2.发送CMD2命令 :是用于通知所有卡通过 CMD 线返回 CID 值,执行 CMD2 发送之后就可以使用 CmdResp2Error 函数获取 CMD2 命令发送情况,发送无错误后即可以使用 SDIO_GetResponse 函数获取响应内容,它是个长响应,我们把 CMD2 响应内容存放在 CID_Tab 数组内。
3.发送CMD3命令,用于指示 SD 卡自行推荐 RCA 地址,CMD3 的响应为 R6 类型,CmdResp6Error 函数用于检查 R6 响应错误,它有两个形参,一个是命令号,这里为 CMD3,另外一个是 RCA 数据指针,这里使用 rca变量的地址赋值给它,使得在 CMD3 正确响应之后 rca 变量即存放 SD 卡的 RCA。
CmdResp6Error 函数通用会对每个错误位进行必要的检测,如果发现有错误存在则直接返回对应错误类型。
执行完CmdResp6Error 函数之后返回到 SD_InitializeCards 函数中,如果判断无错误说明此刻 SD 卡已经处于数据传输模式。
4.发送 CMD9 给指定 RCA 的 SD 卡使其发送返回其 CSD 寄存器内容,这里的 RCA就是在 CmdResp6Error 函数获取得到的 rca。最后把响应内容存放在 CSD_Tab 数组中。
执行 SD_InitializeCards 函数无错误后 SD 卡就已经处于数据传输模式下的待机状态,退出 SD_InitializeCards 后会返回前面的 SD_Init 函数,执行接下来代码,以下是 SD_Init 函数的后续执行过程:
1) 重新配置 SDIO 外设,提高时钟频率,之前的卡识别模式都设定 CMD 线时钟为小于 400KHz,进入数据传输模式可以把时钟设置为小于 25MHz,以便提高数据传输速率。
(2) 调用 SD_GetCardInfo 函数获取 SD 卡信息,它需要一个指向 SD_CardInfo 类型变量地址的指针形参,这里赋值为 SDCardInfo 变量的地址。SD 卡信息主要是 CID和 CSD 寄存器内容,这两个寄存器内容在 SD_InitializeCards 函数中都完成读取过程并将其分别存放在CID_Tab 数组和CSD_Tab 数组中,SD_GetCardInfo 函数只是简单的把这两个数组内容整合复制到 SDCardInfo 变量对应成员内。正确执行 SD_GetCardInfo 函数后,SDCardInfo 变量就存放了 SD 卡的很多状态信息,这在之后应用中使用频率是很高的。
结构体类型定义:有 SD_CSD、SD_CID、SD_CardStatus 以及 SD_CardInfo。SD_CSD 定义了 SD 卡的特定数据(CSD)寄存器位,一般提供 R2 类型的响应可以获取得到 CSD 寄存器内容。SD_CID 结构体类似 SD_CSD 结构体,它定义 SD 卡CID 寄存器内容,也是通过 R2 响应类型获取得到。SD_CardStatus 结构体定义了SD 卡状态,有数据宽度、卡类型、速度等级、擦除宽度、传输偏移地址等等 SD卡状态。SD_CardInfo 结构体定义了 SD 卡信息,包括了 SD_CSD 类型和 SD_CID类型成员,还有定义了卡容量、卡块大小、卡相对地址 RCA 和卡类型成员。
主要是存储卡的容量,卡的大小,RCA地址,卡的类型(这些是关键信息,由命令响应返回然后存入这个结构体中)
3) 调用 SD_SelectDeselect 函数用于选择特定 RCA 的 SD 卡,它实际是向 SD 卡发送CMD7。执行之后,卡就从待机状态转变为传输模式,可以说数据传输已经是万事俱备了
4) 扩展数据线宽度,之前的所有操作都是使用一根数据线传输完成的,使用 4 根数据线可以提高传输性能,调用可以设置数据线宽度,函数只有一个形参,用于指定数据线宽度。
至此,SD_Init 函数已经全部执行完成。如果程序可以正确执行,接下来就可以进行SD 卡读写以及擦除等操作。
SD_EraseTest()函数
SD_Erase()函数:
1) 检查 SD 卡是否支持擦除功能,如果不支持则直接返回错误。为保证擦除指令正常进行,要求主机一个遵循下面的命令序列发送指令:CMD32->CMD33->CMD38。如果发送顺序不对,SD 卡会设置 ERASE_SEQ_ERROR 位到状态寄存器
2) SD_Erase 函数发送 CMD32 指令用于设定擦除块开始地址,在执行无错误后发送CMD33 设置擦除块的结束地址。
3) 发送擦除命令 CMD38,使得 SD 卡进行擦除操作。SD 卡擦除操作由 SD 卡内部控制完成,不同卡擦除后是 0xff 还是 0x00 由厂家决定。擦除操作需要花费一定时间,这段时间不能对 SD 卡进行其他操作。
4) 通过 IsCardProgramming 函数可以检测 SD 卡是否处于编程状态(即卡内部的擦写状态),需要确保 SD 卡擦除完成才退出 SD_Erase 函数。IsCardProgramming 函数先通过发送CMD13 命令 SD 卡发送它的状态寄存器内容,并对响应内容进行分析得出当前 SD 卡的状态以及可能发送的错误。
数据写入操作
SD_WriteBlock 函数用于向指定的目标地址写入一个块的数据,它有三个形参,分别为指向待写入数据的首地址的指针变量、目标写入地址和块大小。块大小一般都设置为512 字节。SD_WriteBlock 写入函数的执行流程如下:
1) SD_WriteBlock 函数开始时将 SDIO 数据控制寄存器 (SDIO_DCTRL)清零,复位之前的传输设置。
2) 对 SD 卡进行数据读写之前,都必须发送 CMD16 指定块的大小,对于标准卡,要写入BlockSize 长度字节的块;对于 SDHC 卡,写入固定为 512 字节的块。接下来就可以发送块写入命令 CMD24 通知 SD 卡要进行数据写入操作,并指定待写入数据的目标地址。
3) 利用 SDIO_DataInitTypeDef 结构体类型变量配置数据传输的超时、块数量、数据块大小、数据传输方向等参数并使用 SDIO_DataConfig 函数完成数据传输环境配置。
4) 调用 SDIO_ITConfig 函数使能 SDIO 数据结束传输结束中断,传输结束时,会跳转到SDIO 的中断服务函数运行。
5)SD_DMA_TxConfig 函数,配置使能 SDIO 数据向 SD 卡的数据传输的DMA 请求,为使 SDIO 发送 DMA 请求,需要调用
SDIO_DMACmd 函数使能。对于高容量的 SD 卡要求块大小必须为 512 字节,SDIO 外设会自动生成 DMA 发送请求,将指定数据使用 DMA 传输写入到 SD 卡内。
普通模式需要自己去处理那些溢出什么的太麻烦了,用DMA传输数据就好了
DMA外设配置(不清楚的参考:DMA外设详解):
写入操作等待函数
SD_WaitWriteOperation 函数用于检测和等待数据写入完成,在调用数据写入函数之后一般都需要调用,SD_WaitWriteOperation 函数适用于单块及多块写入函数。
SDIO 中断服务函数
在进行数据传输操作时都会使能相关标志中断,用于跟踪传输进程和错误检测。
SD_ProcessIRQSrc 函数首先判断全局变量 StopCondition 变量是否为 1,该全局变量在SDIO 的多块读写函数中被置 1(前面分析的单块读写函数中 StopCondition 均为 0),因为根据 SD 卡的要求,多块读写命令由 CMD12 结束,SD 卡在接收到该命令时才停止多块的传输,此处正是根据 StopCondition 的情况控制是否发送 CMD12 命令,它发送命令时直接采用往寄存器写入命令和参数的方式。
调用库函数 SD_DMAEndOfTransferStatus 一直检测 DMA 的传输完成标志,当 DMA 传输结束时,该函数会返回 SET 值。另外,while 循环中的判断条件使用的TransferEnd 和 TransferError 是全局变量,它们会在 SDIO 的中断服务函数根据传输情况被设置,传输结束后,根据 TransferError 的值来确认是否正确传输,若不正确则直接返回错
误代码。SD_WaitWriteOperation 函数最后是清除相关标志位并返回错误。
数据读取操作
同向 SD 卡写入数据类似,从 SD 卡读取数据可分为单块读取和多块读取。这里仅介绍单块读操作函数,多块读操作类似。
这一部分自己看代码吧,操作差不多,已经人麻了太多了。
还有多块读取与多块写入,其实是一样的,只不过传输结束需要发送CMD12来结束传输。
总结:代码太多了,但是核心的东西已经讲完了,自己去看代码悟一下,其实前面的理论部分懂了,代码部分是完全按照理论来走的,只不过多了一点点细节,就这样咯,那些边边角角留给你们。
3.实验结果
【本文转载自CSDN,作者:rivencode】
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