STM32的SDIO接口详解

[1. 定义与兼容性](#1. 定义与兼容性)

[2. SDIO时钟](#2. SDIO时钟)

[3. SDIO命令与响应](#3. SDIO命令与响应)

[4. SDIO块数据传输](#4. SDIO块数据传输)

[5. SDIO控制器的硬件结构](#5. SDIO控制器的硬件结构)

STM32的**SDIO（Secure Digital Input/Output，安全数字输入输出）**接口是一种用于连接外部设备（如SD卡、蓝牙模块、Wi-Fi模块等）的接口标准。以下是对STM32的SDIO接口的详细解析：

1. 定义与兼容性

SDIO是在SD卡接口的基础上发展而来，它兼容SD卡，并可以连接SDIO接口设备。
STM32的SDIO控制器支持多种存储卡和接口设备，包括多媒体卡(MMC卡)、SD存储卡、SDIO卡和CE-ATA设备。
STM32的SDIO控制器复位后，SDIO_D0用于数据传输。如果连接了多媒体卡，则SDIO_D0、SDIO_D[3:0]或SDIO_D[7:0]可以用于数据传输。

2. SDIO时钟

SDIO适配器时钟(SDIOCLK)：用于驱动SDIO适配器，可产生SDIO_CK时钟，其频率为45MHz（基于系统时钟为180MHz）。
APB2总线接口时钟(PCLK2)：用于驱动SDIO的APB2总线接口，其频率为90MHz（基于系统时钟为180MHz）。
SDIO_CK计算公式 ：SDIO_CK = SDIOCLK / (2 + CLKDIV)。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）。

3. SDIO命令与响应

命令类型：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。
命令和响应传输：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。
响应类型：STM32的SDIO接口支持短响应(48位)和长响应(136位)两种类型。

4. SDIO块数据传输

数据传输方式：SDIO与SD卡通信一般以数据块的形式进行传输。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。
数据块读写 ：
- 读操作：单个数据块读的时候，在收到1个数据块以后即可停止，不需要发送停止命令(CMD12)。但多块数据读时，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)。
- 写操作：与读操作类似，但多了一个繁忙判断，新的数据块必须在SD卡非繁忙的时候发送。

5. SDIO控制器的硬件结构

STM32控制器的SDIO由SDIO适配器和APB2接口两部分组成：

SDIO适配器：提供SDIO主机功能，包括SD时钟、发送命令和进行数据传输。
APB2接口：用于控制器访问SDIO适配器寄存器，并可以产生中断和DMA请求信号。

6.代码实现

1.SD初始化

cpp 复制代码

//SD卡初始化
//返回值:0 初始化正确；其他值，初始化错误
u8 SD_Init(void)
{
    u8 SD_Error;
    
    //初始化时的时钟不能大于400KHZ 
    SDCARD_Handler.Instance=SDIO;
    SDCARD_Handler.Init.ClockEdge=SDIO_CLOCK_EDGE_RISING;          //上升沿     
    SDCARD_Handler.Init.ClockBypass=SDIO_CLOCK_BYPASS_DISABLE;     //不使用bypass模式，直接用HCLK进行分频得到SDIO_CK
    SDCARD_Handler.Init.ClockPowerSave=SDIO_CLOCK_POWER_SAVE_DISABLE;    //空闲时不关闭时钟电源
    SDCARD_Handler.Init.BusWide=SDIO_BUS_WIDE_1B;                        //1位数据线
    SDCARD_Handler.Init.HardwareFlowControl=SDIO_HARDWARE_FLOW_CONTROL_DISABLE;//关闭硬件流控
    SDCARD_Handler.Init.ClockDiv=SDIO_TRANSFER_CLK_DIV;            //SD传输时钟频率最大25MHZ
    
    SD_Error=HAL_SD_Init(&SDCARD_Handler,&SDCardInfo);
    if(SD_Error!=SD_OK) return 1;
    
    SD_Error=HAL_SD_WideBusOperation_Config(&SDCARD_Handler,SDIO_BUS_WIDE_4B);//使能宽总线模式
    if(SD_Error!=SD_OK) return 2;
    return 0;
}

2.测试SD卡的读取

cpp 复制代码

//测试SD卡的读取
//从secaddr地址开始,读取seccnt个扇区的数据
//secaddr:扇区地址
//seccnt:扇区数
void sd_test_read(u32 secaddr,u32 seccnt)
{
	u32 i; u8 *buf; u8 sta=0;
	buf=mymalloc(SRAMEX,seccnt*512);	//申请内存
	sta=SD_ReadDisk(buf,secaddr,seccnt);//读取secaddr扇区开始的内容
	if(sta==0)						
	{	 
		printf("SECTOR %d DATA:\r\n",secaddr);
		for(i=0;i<seccnt*512;i++)printf("%x ",buf[i]);//打印secaddr开始的扇区数据    	   
		printf("\r\nDATA ENDED\r\n"); 
	}else printf("err:%d\r\n",sta);
	myfree(SRAMEX,buf);	//释放内存	   
}

3.测试SD卡的写入

cpp 复制代码

//测试SD卡的写入(慎用,最好写全是0XFF的扇区,否则可能损坏SD卡.)
//从secaddr地址开始,写入seccnt个扇区的数据
//secaddr:扇区地址
//seccnt:扇区数
void sd_test_write(u32 secaddr,u32 seccnt)
{
	u32 i;
	u8 *buf; u8 sta=0; 
	buf=mymalloc(SRAMEX,seccnt*512);		//从SDRAM申请内存
	for(i=0;i<seccnt*512;i++) buf[i]=i*3; 		//初始化写入的数据,是3的倍数.
	sta=SD_WriteDisk(buf,secaddr,seccnt);		//从secaddr扇区开始写入seccnt个扇区内容
	if(sta==0) printf("Write over!\r\n");		  
else printf("err:%d\r\n",sta);
	myfree(SRAMEX,buf);					//释放内存	   
}