基于ARM含SD控制器的SD卡的SDIO模式驅動解析

　　SD卡由日本松下、東芝及美國SanDisk公司于1999年8月共同開發研制。

　　SD卡的結構能保證數字文件傳送的安全性，也很容易重新格式化，因此越來越多的被應用的嵌入式系統中。

　　SD卡的使用非常方便，常見的有兩種工作模式：SPI和SDIO。SPI是串行的工作模式，速度相對較低，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線傳輸，因此速度比較快，由于SD卡的普及，越來越多的MCU內部集成了SDIO控制器，簡化了我們的工作。本文以三星s3c2410為例介紹。

　　1. SD卡的接口電路

　　2. SD卡的協議

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

　　指令有不同的響應(3種)，這在我們使用指令是要注意的。我在附件里面放了一個SD卡的中文協議，包括數據包介紹，指令索引介紹，反饋介紹等。

　　3. S3C2410 SD卡控制器的介紹

　　SD卡控制器幫我們完成了協議上的很多工作，我們只需要按照協議配置寄存器

　　以及按照協議流程對SD卡操作就可以完成SD卡的功能了。

　　SDICON：完成SD卡基礎配置，包括大小端，中斷允許，模式選擇，時鐘使能等。

　　SDIPRE：對SDCLK的配置。

　　SDICARG：指令的參數存放在這里

　　SDICCON:控制指令形式的寄存器,配置SPI還是SDI指令，指令的反饋長度，是否等待反饋，是否運行指令，指令的索引等

　　SDICSTA：指令狀態寄存器，指令是否超時，傳送，結束，CRC是否正確等

　　SDIRSPO：反映SD的狀態

　　SDITIMER：設置超時時間

　　SDIBSIZE：block的大小

　　SDIDCON：數據控制寄存器，配置是幾線傳輸，數據發送方向，數據傳送方式等。

　　SDIDSTA： 數據狀態寄存器，數據是否發送完，CRC效驗，超時等

　　SDIFSTA： FIFO狀態積存器，DMA傳輸時否判斷FIFO

　　SDIMSK：中斷屏蔽

　　4. SD卡SDIO模式的驅動分析

　　4.1 SD卡的初始化

　　步驟是：1)配置時鐘，慢速一般為400K，設置工作模式

　　2)發送CMD0，進入空閑態，該指令沒有反饋

　　3)發送CMD55+ACMD41，判斷SD卡的上電是否正確，短反饋

　　4)發送CMD2，驗證SD卡是否接入，長反饋

　　5)發送CMD3，讀取SD卡的RCA(地址)，短反饋

　　6)發送CMD7，使能SD卡

　　7)配置高速時鐘，準備數據傳輸，一般20M～25M

　　8)發送CMD55+ACMD6配置為4bit數據傳輸模式

　　代碼如下：

　　int SD_card_init(void)

　　{

　　int i;

　　char key;

　　rSDIPRE=PCLK/(2*INICLK)-1; //時鐘 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(); //進入idle

　　//-- Check SD card OCR

　　if(Chk_SD_OCR()) //發送AM41，判斷電壓正確否

　　;

　　else

　　{

　　;

　　return 0;

　　}

　　RECMD2:

　　rSDICARG=0x0;

　　// CMD2(stuff bit)，判斷連接

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

　　//lng_resp, wait_resp, start, CMD2

　　//-- Check end of CMD2

　　if(!Chk_CMDend(2, 1)) //查詢反饋是否正確

　　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 驗證反饋

　　goto RECMD3;

　　rSDIPRE=PCLK/(2*NORCLK)-1;

　　// 設置高速時鐘Normal clock="25MHz"

　　Card_sel_desel(1); // Select SD

　　Set_4bit_bus(); //設置為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卡的讀與寫

　　讀寫就是正反向的問題，這里只分析讀

　　步驟：1)讀單block CMD17 多block CMD18

　　(寫單block CMD24 多block CMD25)

　　2)發送CMD12，終止數據傳輸

　　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參數)

　　RERDCMD:

　　pISR_DMA0=(unsigned)DMA_end; //DMA的相關配置

　　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上面用到的響應判斷函數

　　主要完成對反饋狀態的分析。

　　函數如下：

　　int Chk_CMDend(int cmd, int be_resp) //指令反饋判斷函數

　　{

　　int finish0;

　　if(!be_resp) // No response

　　{

　　finish0=rSDICSTA;

　　while((finish0&0x800)!=0x800) // 驗證指令是不是發送

　　finish0=rSDICSTA;

　　rSDICSTA=finish0; // Clear cmd end state

　　return 1;

　　}

　　else // With response

　　{

　　finish0=rSDICSTA;

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

　　// 驗證反饋響應完成

　　finish0=rSDICSTA;

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

　　{

　　if( (finish0&0xf00) != 0xa00 ) // CRC是否錯誤

　　{

　　rSDICSTA=finish0; // Clear error state

　　if(((finish0&0x400)==0x400)) // 驗證超時

　　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) //數據反饋判斷函數

　　{

　　int finish;

　　finish=rSDIDSTA;

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

　　finish=rSDIDSTA; //等待數據發送完成或超時

　　if( (finish&0xfc) != 0x08 )

　　{

　　rSD

　　IDSTA=0xf4; //clear error state

　　return 0;

　　}

　　return 1;

　　}