基于ARM含SD控制器的SD卡的SDIO模式驱动解析

SD卡的结构能保证数字文件传送的安全性，也很容易重新格式化，因此越来越多的被应用的嵌入式系统中。

SD卡的使用非常方便，常见的有两种工作模式：SPI和SDIO。SPI是串行的工作模式，速度相对较低，但是使用方便，只要MCU含有SPI接口均可使用。SDIO模式，可以最多4线传输，因此速度比较快，由于SD卡的普及，越来越多的MCU内部集成了SDIO控制器，简化了我们的工作。本文以三星s3c2410为例介绍。

1.    SD卡的接口电路

2.    SD卡的协议

SD卡的控制指令非常强大，支持SPI,SDIO模式，兼容MMC等。而且不同的

指令有不同的响应（3种），这在我们使用指令是要注意的。我在附件里面放了一个SD卡的中文协议，包括数据包介绍，指令索引介绍，反馈介绍等。

3.    S3C2410 SD卡控制器的介绍

SD卡控制器帮我们完成了协议上的很多工作，我们只需要按照协议配置寄存器

以及按照协议流程对SD卡操作就可以完成SD卡的功能了。

   SDICON：完成SD卡基础配置，包括大小端，中断允许，模式选择，时钟使能等。

   SDIPRE：对SDCLK的配置。

   SDICARG：指令的参数存放在这里

   SDICCON:控制指令形式的寄存器,配置SPI还是SDI指令，指令的反馈长度，是否等待反馈，是否运行指令，指令的索引等

   SDICSTA：指令状态寄存器，指令是否超时，传送，结束，CRC是否正确等

   SDIRSPO：反映SD的状态

   SDITIMER：设置超时时间

   SDIBSIZE：block的大小

   SDIDCON：数据控制寄存器，配置是几线传输，数据发送方向，数据传送方式等。

   SDIDSTA： 数据状态寄存器，数据是否发送完，CRC效验，超时等

   SDIFSTA： FIFO状态积存器，DMA传输时否判断FIFO

   SDIMSK：中断屏蔽

4.    SD卡SDIO模式的驱动分析

4.1 SD卡的初始化

步骤是：1）配置时钟，慢速一般为400K，设置工作模式

        2）发送CMD0，进入空闲态，该指令没有反馈

        3）发送CMD55+ACMD41，判断SD卡的上电是否正确，短反馈

        4）发送CMD2，验证SD卡是否接入，长反馈

        5）发送CMD3，读取SD卡的RCA（地址），短反馈

        6）发送CMD7，使能SD卡

        7）配置高速时钟，准备数据传输，一般20M～25M

        8）发送CMD55+ACMD6配置为4bit数据传输模式

代码如下：

int SD_card_init(void)

{

    int i;

    char key;

    rSDIPRE=PCLK/(2*INICLK)-1;        //时钟 400KHz

    rSDICON=(1<<4)|(1<<1)|1;               // Type B, FIFO reset, clk enable

    rSDIBSIZE=0x200;                    // 512byte(128word)

    rSDIDTIMER=0xffff;                        // Set timeout count

    for(i=0;i<0x1000;i++);                // Wait 74SDCLK for MMC card

    CMD0();                           //进入idle

                                      //-- Check SD card OCR

    if(Chk_SD_OCR())                  //发送AM41，判断电压正确否

        ;

    else

    {

      ;

        return 0;

    }

RECMD2:

rSDICARG=0x0;                     

 // CMD2(stuff bit)，判断连接

rSDICCON=(0x1<<10)|(0x1<<9)|(0x1<<8)|0x42; 

//lng_resp, wait_resp, start, CMD2

    //-- Check end of CMD2

if(!Chk_CMDend(2, 1))                //查询反馈是否正确

goto RECMD2;

RECMD3:

    //--Send RCA，得到SD卡的地址

rSDICARG=MMC<<16;                        

// CMD3(MMC:Set RCA, SD:Ask RCA-->SBZ)

rSDICCON=(0x1<<9)|(0x1<<8)|0x43;          

// sht_resp, wait_resp, start, CMD3

    //-- Check end of CMD3

    if(!Chk_CMDend(3, 1))

goto RECMD3;

    //--Publish RCA

RCA=( rSDIRSP0 & 0xffff0000 )>>16;

    //--State(stand-by) check

if( rSDIRSP0 & 0x1e00!=0x600 )           

  // CURRENT_STATE check  验证反馈

goto RECMD3;

rSDIPRE=PCLK/(2*NORCLK)-1;                    

// 设置高速时钟Normal clock="25MHz"

    Card_sel_desel(1);              // Select SD

   Set_4bit_bus();             //设置为4bit模式

}

void Set_4bit_bus(void)

{

    Wide=1;

    SetBus();

}

void SetBus(void)

{

SET_BUS:

    CMD55();                                        

// Make ACMD

    //-- CMD6 implement

    rSDICARG=Wide<<1;                         

      //Wide 0: 1bit, 1: 4bit

    rSDICCON=(0x1<<9)|(0x1<<8)|0x46;             

   //sht_resp, wait_resp, start, CMD55

    if(!Chk_CMDend(6, 1))                   // ACMD6

     goto SET_BUS;

}

4.2SD卡的读与写

读写就是正反向的问题，这里只分析读

步骤：1）读单block CMD17 多block CMD18

       （写单block CMD24 多block CMD25）

      2）发送CMD12，终止数据传输

程序如下：采用DMA模式

void Rd_Block(void)

{

    int status;

    rd_cnt=0;   

    rSDICON |= rSDICON|(1<<1);          // FIFO reset

    rSDICARG=0x0;                      // CMD17/18(addr参数)

RERDCMD:

          pISR_DMA0=(unsigned)DMA_end;   //DMA的相关配置

          rINTMSK = ~(BIT_DMA0);

          rDISRC0=(int)(SDIDAT);               // SDIDAT

          rDISRCC0=(1<<1)+(1<<0);             // APB, fix

          rDIDST0=(U32)(Rx_buffer);            // Rx_buffer

          rDIDSTC0=(0<<1)+(0<<0);              // AHB, inc

          rDCON0=(1<<31)+(0<<30)+(1<<29)+(0<<28)+(0<<27)+(2<<24)+(1<<23)+(1<<22)+(2<<20)+128*block;

  //handshake, sync PCLK, TC int, single tx, single service, SDI, H/W request,

//auto-reload off, word, 128blk*num

          rDMASKTRIG0=(0<<2)+(1<<1)+0;                  

//no-stop, DMA2 channel on, no-sw trigger

          rSDIDCON=(1<<19)|(1<<17)|(Wide<<16)|(1<<15)|(2<<12)|(block<<0);

            // Rx after rsp, blk, 4bit bus, dma enable, Rx start, blk num

          if(block<2)                                          // SINGLE_READ

          {

           rSDICCON=(0x1<<9)|(0x1<<8)|0x51;      

          // sht_resp, wait_resp, dat, start, CMD17

           if(!Chk_CMDend(17, 1))                        

     //-- Check end of CMD17

               goto RERDCMD;      

          }

          else                           // MULTI_READ

          {

           rSDICCON=(0x1<<9)|(0x1<<8)|0x52;              

  // sht_resp, wait_resp, dat, start, CMD18

           if(!Chk_CMDend(18, 1))                           

      //-- Check end of CMD18

               goto RERDCMD;

          }

          while(!TR_end);

           rINTMSK |= (BIT_DMA0);

          TR_end=0;

          rDMASKTRIG0=(1<<2);                 //DMA0 stop

          break;

      default:

          break;

    }

    //-- Check end of DATA

    if(!Chk_DATend())

      ;

    rSDIDSTA=0x10;                     // Clear data Tx/Rx end

    if(block>1)

    {

RERCMD12:   

      //--Stop cmd(CMD12)

      rSDICARG=0x0;                           //CMD12(stuff bit)

      rSDICCON=(0x1<<9)|(0x1<<8)|0x4c;          

  //sht_resp, wait_resp, start, CMD12

      //-- Check end of CMD12

      if(!Chk_CMDend(12, 1))

          goto RERCMD12;

          }

}

4.3上面用到的响应判断函数

主要完成对反馈状态的分析。

函数如下：

int Chk_CMDend(int cmd, int be_resp)         //指令反馈判断函数

{

    int finish0;

    if(!be_resp)                              // No response

    {

        finish0=rSDICSTA;

      while((finish0&0x800)!=0x800)             // 验证指令是不是发送

          finish0=rSDICSTA;

      rSDICSTA=finish0;                        // Clear cmd end state

      return 1;

    }

    else                                     // With response

    {

        finish0=rSDICSTA;

  while( !( ((finish0&0x200)==0x200) | ((finish0&0x400)==0x400) ))       

   // 验证反馈响应完成

            finish0=rSDICSTA;

      if(cmd==1 | cmd==9 | cmd==41)                 // CRC no check

      {

          if( (finish0&0xf00) != 0xa00 )            // CRC是否错误

          {

           rSDICSTA=finish0;                    // Clear error state

           if(((finish0&0x400)==0x400))          // 验证超时

               return 0;                                 }

          rSDICSTA=finish0;                        

 // Clear cmd & rsp end state

      }

      else                                        // CRC check

      {

          if( (finish0&0x1f00) != 0xa00 )            // Check error

          {

           ;

           rSDICSTA=finish0;                   // Clear error state

           if(((finish0&0x400)==0x400))

               return 0;                        // Timeout error

            }

          rSDICSTA=finish0;

      }

      return 1;

    }

}

int Chk_DATend(void)

{

    int finish;

    finish=rSDIDSTA;

    while( !( ((finish&0x10)==0x10) | ((finish&0x20)==0x20) ))    

                                                      // Chek timeout or data end

      finish=rSDIDSTA;

    if( (finish&0xfc) != 0x10 )

    {

        rSDIDSTA=0xec;                              // Clear error state

        return 0;

    }

    return 1;

}

int Chk_BUSYend(void)              //数据反馈判断函数

{

    int finish;

    finish=rSDIDSTA;

    while( !( ((finish&0x08)==0x08) | ((finish&0x20)==0x20) ))

      finish=rSDIDSTA;             //等待数据发送完成或超时

    if( (finish&0xfc) != 0x08 )

    {

        rSD

IDSTA=0xf4;         //clear error state

        return 0;

    }

    return 1;

}