運用SD卡第一步，認識SDIO接口

做畢業設計需要用到大量的音頻文件，一般的存儲器滿足不了存儲要求，故選擇SD卡作爲存儲器件。在這裏記錄一下自己的學習經歷，學習一個新的IC，無非是要麼根據時序圖寫出Read和Write函數，要麼是根據通信總線和IC相關操作指令去完成Read和Write函數。只有能與對應IC“說話”，我們才能去開發它更多地可能性。這裏以原子探索者爲例，爲大家介紹一下SD卡相關知識。

簡要的介紹一下什麼是SDIO接口

SDIO------>安全數字輸入輸出接口。它是在SD卡接口基礎上發展而來。
SDIO 和 SD卡規範間的一個重要的區別是增加了低速標準，低速卡的目標應用是以最小硬件開支支持低速I/O能力，低速卡支持類似調制解調器，條碼掃描儀和GPS接收器等應用。STM32的SDIO控制器支持多媒體卡（MMC卡）、SD存儲卡、SD I/O卡和CE-ATA設備。

其特點我們直接上圖：

我們可以看到SDIO接口具有向前兼容的特點，支持多種多個版本的存儲卡。在高位總線模式下，也同樣具有優秀的讀取速度。

stm32內核自帶了SDIO適配器，下面上框圖（手冊自帶）：

根據框圖我們可以看到SDIO適配器的時鐘與PCLK2和SDIOCLK有關，SDIO適配器的控制與SDIO_CK和SDIO_CMD有關，其數據的傳輸又與SDIO_D[7：0]有關（最高可以配置8位數據總線寬度）。復位情況下，SDIO_D0用於數據傳輸，初始化後主機可以改變數據總線的寬度通過（ACMD6命令設置）。

SDIO與外圍設備的命令與響應均是通過SDIO_CMD來完成的。這裏我們可以調用SDIO_SendCommand（）這個庫函數，用來通過SDIO總線的SDIO_CMD以SDIO_CK這樣的頻率，對外圍設備如SD卡發送CMD命令，並且可以獲取響應數據。

那麼問題來了，這個SDIO_CK到底是怎麼計算的呢？話不多說，我們接着上圖：

通過上圖我們可以得出，SDIO時鐘計算公式:SDIO_CK時鐘=SDIOCLK/[clkdiv+2];其中,SDIOCLK固定爲48Mhz。那麼我們只要配置clkdiv這個位，就能夠完成對SDIO_CK的配置。clkdiv這個位在SDIO初始化函數裏即可進行配置，下面上代碼：

  SDIO_InitStructure.SDIO_ClockDiv = SDIO_INIT_CLK_DIV;	/* HCLK = 72MHz, SDIOCLK = 72MHz, SDIO_CK = HCLK/(178 + 2) = 400 KHz */
  SDIO_InitStructure.SDIO_ClockEdge = SDIO_ClockEdge_Rising;
  SDIO_InitStructure.SDIO_ClockBypass = SDIO_ClockBypass_Disable;  //不使用bypass模式，直接用HCLK進行分頻得到SDIO_CK
  SDIO_InitStructure.SDIO_ClockPowerSave = SDIO_ClockPowerSave_Disable;	// 空閒時不關閉時鐘電源
  SDIO_InitStructure.SDIO_BusWide = SDIO_BusWide_1b;	 				//1位數據線
  SDIO_InitStructure.SDIO_HardwareFlowControl = SDIO_HardwareFlowControl_Disable;//硬件流
  SDIO_Init(&SDIO_InitStructure);

這裏SDIO_INIT_CLK_DIV = 0x76，計算一下就可以知道SDIO_CK的時鐘爲400KHz，數據寬度爲1位。看到這裏大家能可會問，這麼慢的頻率，這麼短的數據傳輸位數，傳輸的效率能高嗎？其實這裏對SD卡的初始化只是爲了激活SD卡，開啓SDIO總線與SD卡之間的通信。真正的初始化需要一大串命令。

初始化完以後我們需要使能SDIO_CK這個時鐘，SDIO->CLKCR|=1<<8; 這個寄存器我們後面再說。

SD卡與SDIO的接口

說完了SDIO接口，我們再說說這個接口需要操作的外圍設備,SD卡。隨便在網上買了個4GB的SD卡，大概長這個樣子：

這種SD卡有9個接口，每個接口的定義如下：

一般的對於SD卡，我們的開發板上都有對應的卡槽，自己畫板子的話也很好畫，網上買個卡槽也很便宜，所以不要怕SD卡不好放置。

SDIO的命令與響應

SDIO的命令分爲：應用相關命令（ACMD）和通用命令（CMD）兩部分。發送ACMD時，需先發送CMD55。

需要注意的是，發送CMD命令只需要填充命令索引和參數即可，這兩個數據相關的寄存器
SDICARG[31:0] ----->CMD[39:8] 命令的參數(根據命令所需的參數位格式設置)
SDICCON[7:0] -----> CMD[47:40] 包含Start Bit,Transmission Bit,Command Index.
關於寄存器的操作都被封裝成了庫函數，所以我們只需要調用SDIO_SendCommand（）這個庫函數，即可完成發送CMD命令的要求，這個庫函數還帶一個參數是響應類型參數，根據長響應還是短響應到對應的寄存器去尋找返回的參數。

SDIO的所有命令和響應都是在SDIO_CMD引腳上面傳輸的，命令長度固定位48位，SDIO命令格式如下表所示：

其中除了命令索引和參數需要我們設置，其他都是由SDIO硬件自動控制。命令索引（如CMD0，CMD1之類）由SDIO_CMD寄存器設置，命令參數則由SDIO_ARG寄存器設置。
一般SD卡在接收到命令行以後都會有一個應答（CMD0例外），這個應答我們也稱之爲響應。

對於stm32的SDIO接口，支持2種響應類型：短響應（48位）和長響應（136位）。

SDIO塊數據傳輸不論是短響應還是長響應，硬件都會自動濾除了起始位，傳輸位，CRC7以及結束位等信息，對於短響應，命令索引存放在SDIO_RESPCMD寄存器。參數則存放在SDIO_RESP1寄存器裏面。對於長響應，則僅留CID/CSD位域，存放在SDIO_RESP1~SDIO_RESP4等4個寄存器裏面。每個響應都有自己的響應格式（6種）。

到這裏我們其實可以給SD卡的初始化和工作流程簡要的總結一下了：
①、首先我們通過配置SDIO的初始化函數初始化SD卡，就是可以想象成把SD卡給喚醒。
②、喚醒完了以後，我們就可以通過SDIO總線，給SD卡發送命令。
③、SD卡收到命令後會反饋一個響應，我們可以通過響應的信息去獲取SD卡的各項信息，以方便我們根據信息對於SD卡做出相應的初始化操作，比如設置數據總線寬度，設置SD卡工作頻率等等。
④、無論發送命令或者接收響應，均是通過SDIO_CMD這一個位來完成的，在沒有涉及發送或者接收數據的時候，SDIO_D數據線是不參與的。

這樣一看SD卡的初始化其實就是一個端口的發送和接收，是不是感覺簡單了很多呢？