STM32F4X SDIO(八) 例程讲解 设置SD卡 SDIO 总线宽度

2023-11-07 14:12
文章标签 讲解 设置 sd 总线 例程 宽度 sdio stm32f4x

本文主要是介绍STM32F4X SDIO(八) 例程讲解 设置SD卡 SDIO 总线宽度，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

STM32F4X SDIO（八） 例程讲解 设置SD卡 & SDIO 总线宽度

  • 设置SD卡 & SDIO 总线宽度
    • 设置SDIO_CK时钟
    • CMD7:SELECT/DESELECT_CARD
      • 命令发送程序
      • 命令响应程序
    • 设置SD卡总线宽度
      • CMD55:APP_CMD
      • ACMD51:SEND_SCR
        • 命令发送
        • 命令响应
    • 设置SDIO控制器数据传输模式
    • 读取SCR寄存器
        • SCR寄存器数据解析
    • 设置SD卡总线宽度
      • CMD55:APP_CMD
      • ACMD6:SET_BUS_WIDTH
      • 命令响应
    • 步骤

设置SD卡 & SDIO 总线宽度

在上一节中我们已经初始化了SD卡，并获取了SD卡的CID、CSD和RCA地址，接下来就可以对SD卡进行读写操作了，但是在进行读写操作时，还需要提高SD卡的总线宽度和SDIO_CK时钟，加快传输速度。

设置SDIO_CK时钟

在SD卡刚上电的时候，SD卡默认的时钟是400KHz，总线宽度是1位，所以在进行SD卡读写操作前，需要提高SD卡的时钟速率。首先需要先设置SDIO_CK时钟。

 SDIO_InitStructure.SDIO_ClockDiv = SDIO_TRANSFER_CLK_DIV; // 时钟分频系数0SDIO_InitStructure.SDIO_ClockEdge = SDIO_ClockEdge_Rising; SDIO_InitStructure.SDIO_ClockBypass = SDIO_ClockBypass_Disable;SDIO_InitStructure.SDIO_ClockPowerSave = SDIO_ClockPowerSave_Disable;SDIO_InitStructure.SDIO_BusWide = SDIO_BusWide_1b;SDIO_InitStructure.SDIO_HardwareFlowControl = SDIO_HardwareFlowControl_Disable;SDIO_Init(&SDIO_InitStructure);

根据STM32F4X的SDIO_CK时钟计算公式
SDIO_CK 频率 = SDIOCLK / [CLKDIV + 2]
SDIO_CK = 48MHz / (0 + 2) = 24MHz
上面的代码就将SDIO_CK的频率设置成24MHz

CMD7:SELECT/DESELECT_CARD

CMD7的作用是通常传入RCA地址，将对应的RCA地址的SD卡进入传输模式，同一时刻只能有一张卡处于传输状态。

在这里插入图片描述

命令发送程序

 SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument =  rca << 16; // SD卡的RCA地址SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CmdIndex = SD_CMD_SEL_DESEL_CARD; // 命令索引 CMD7SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Response = SDIO_Response_Short; // 短响应SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Wait = SDIO_Wait_No; // 不等待SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CPSM = SDIO_CPSM_Enable; // 使能CPSM状态机SDIO_SendCommand(&SDIO_CmdInitStructure);

在这里插入图片描述

命令响应程序

CMD7的响应类型是R1b，R1b会返回一个32位的卡状态给主机，主机需要通过卡状态判断SD卡是否准备完毕。

在这里插入图片描述

static SD_Error CmdResp1Error(uint8_t cmd)
{SD_Error errorstatus = SD_OK;uint32_t status;uint32_t response_r1;status = SDIO->STA;while (!(status & (SDIO_FLAG_CCRCFAIL | SDIO_FLAG_CMDREND | SDIO_FLAG_CTIMEOUT))){status = SDIO->STA;}if (status & SDIO_FLAG_CTIMEOUT){errorstatus = SD_CMD_RSP_TIMEOUT;SDIO_ClearFlag(SDIO_FLAG_CTIMEOUT);return(errorstatus);}else if (status & SDIO_FLAG_CCRCFAIL){errorstatus = SD_CMD_CRC_FAIL;SDIO_ClearFlag(SDIO_FLAG_CCRCFAIL);return(errorstatus);}/*!< Check response received is of desired command */if (SDIO_GetCommandResponse() != cmd){errorstatus = SD_ILLEGAL_CMD;return(errorstatus);}/*!< Clear all the static flags */SDIO_ClearFlag(SDIO_STATIC_FLAGS);/*!< We have received response, retrieve it for analysis  */response_r1 = SDIO_GetResponse(SDIO_RESP1);if ((response_r1 & SD_OCR_ERRORBITS) == SD_ALLZERO){return(errorstatus);}if (response_r1 & SD_OCR_ADDR_OUT_OF_RANGE){return(SD_ADDR_OUT_OF_RANGE);}if (response_r1 & SD_OCR_ADDR_MISALIGNED){return(SD_ADDR_MISALIGNED);}if (response_r1 & SD_OCR_BLOCK_LEN_ERR){return(SD_BLOCK_LEN_ERR);}if (response_r1 & SD_OCR_ERASE_SEQ_ERR){return(SD_ERASE_SEQ_ERR);}if (response_r1 & SD_OCR_BAD_ERASE_PARAM){return(SD_BAD_ERASE_PARAM);}if (response_r1 & SD_OCR_WRITE_PROT_VIOLATION){return(SD_WRITE_PROT_VIOLATION);}if (response_r1 & SD_OCR_LOCK_UNLOCK_FAILED){return(SD_LOCK_UNLOCK_FAILED);}if (response_r1 & SD_OCR_COM_CRC_FAILED){return(SD_COM_CRC_FAILED);}if (response_r1 & SD_OCR_ILLEGAL_CMD){return(SD_ILLEGAL_CMD);}if (response_r1 & SD_OCR_CARD_ECC_FAILED){return(SD_CARD_ECC_FAILED);}if (response_r1 & SD_OCR_CC_ERROR){return(SD_CC_ERROR);}if (response_r1 & SD_OCR_GENERAL_UNKNOWN_ERROR){return(SD_GENERAL_UNKNOWN_ERROR);}if (response_r1 & SD_OCR_STREAM_READ_UNDERRUN){return(SD_STREAM_READ_UNDERRUN);}if (response_r1 & SD_OCR_STREAM_WRITE_OVERRUN){return(SD_STREAM_WRITE_OVERRUN);}if (response_r1 & SD_OCR_CID_CSD_OVERWRIETE){return(SD_CID_CSD_OVERWRITE);}if (response_r1 & SD_OCR_WP_ERASE_SKIP){return(SD_WP_ERASE_SKIP);}if (response_r1 & SD_OCR_CARD_ECC_DISABLED){return(SD_CARD_ECC_DISABLED);}if (response_r1 & SD_OCR_ERASE_RESET){return(SD_ERASE_RESET);}if (response_r1 & SD_OCR_AKE_SEQ_ERROR){return(SD_AKE_SEQ_ERROR);}return(errorstatus);
}

在这里插入图片描述
上面的逻辑分析仪解析出来的CMD7响应不知道外什么会解析成R6，在这里我们忽略逻辑分析仪的解析结果。通过上述的波形可以看到，SD卡返回的卡状态数据位0x700，通过SD卡状态表分析可知
在这里插入图片描述
当前SD卡已经处于standby状态，并且已经准备就绪。

设置SD卡总线宽度

程序经过上面的步骤之后，SD卡就进入了准备状态，此时我们需要将SD卡设置成4位总线的模式，但是并不是所有的SD卡都支持4位总线模式，所以我们需要通过查询SD卡的SCR寄存器，查看SD卡是否支持4线模式。

CMD55:APP_CMD

查询SD卡的SCR寄存器的命令是ACMD51,该命令是特殊应用命令，所以在发送ACMD51前需要先发送CMD55。有关CMD55命令的使用在前面的章节已经讲过了，这里就不细讲了。不过需要注意的是，这里的CMD55命令需要带上查询的SD卡的RCA地址。

  SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument = (uint32_t) RCA << 16; // SD卡的RCASDIO_CmdInitStructure.SDIO_CmdIndex = SD_CMD_APP_CMD; // CMD55SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Response = SDIO_Response_Short; // 短响应SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Wait = SDIO_Wait_No; // 不等待SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CPSM = SDIO_CPSM_Enable; // 使能CPSM状态机SDIO_SendCommand(&SDIO_CmdInitStructure);errorstatus = CmdResp1Error(SD_CMD_APP_CMD); // 判断命令是否发送成功

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

ACMD51:SEND_SCR

CMD51的作用是读取SCR寄存器，查看需要操作的SD卡是否支持4线模式。
在这里插入图片描述

命令发送
SDIO_CmdInitStruct.SDIO_Argument = 0x0; // 不带参数
SDIO_CmdInitStruct.SDIO_CmdIndex = SD_CMD_SEND_SCR; // 命令索引 ACMD51
SDIO_CmdInitStruct.SDIO_CPSM = SDIO_CPSM_Enable; // 使能CPSM状态机
SDIO_CmdInitStruct.SDIO_Response = SDIO_Response_Short; //短响应
SDIO_CmdInitStruct.SDIO_Wait = SDIO_Wait_No; // 不等待
SDIO_SendCommand(&SDIO_CmdInitStruct);

在这里插入图片描述

命令响应

ACMD51的响应类型是R1，主机需要判断SD卡的状态是否准备就绪。
在这里插入图片描述

	
static SD_Error CmdResp1Error(uint8_t cmd)
{SD_Error errorstatus = SD_OK;uint32_t status;uint32_t response_r1;status = SDIO->STA;while (!(status & (SDIO_FLAG_CCRCFAIL | SDIO_FLAG_CMDREND | SDIO_FLAG_CTIMEOUT))){status = SDIO->STA;}if (status & SDIO_FLAG_CTIMEOUT){errorstatus = SD_CMD_RSP_TIMEOUT;SDIO_ClearFlag(SDIO_FLAG_CTIMEOUT);return(errorstatus);}else if (status & SDIO_FLAG_CCRCFAIL){errorstatus = SD_CMD_CRC_FAIL;SDIO_ClearFlag(SDIO_FLAG_CCRCFAIL);return(errorstatus);}/*!< Check response received is of desired command */if (SDIO_GetCommandResponse() != cmd){errorstatus = SD_ILLEGAL_CMD;return(errorstatus);}/*!< Clear all the static flags */SDIO_ClearFlag(SDIO_STATIC_FLAGS);/*!< We have received response, retrieve it for analysis  */response_r1 = SDIO_GetResponse(SDIO_RESP1);if ((response_r1 & SD_OCR_ERRORBITS) == SD_ALLZERO){return(errorstatus);}if (response_r1 & SD_OCR_ADDR_OUT_OF_RANGE){return(SD_ADDR_OUT_OF_RANGE);}if (response_r1 & SD_OCR_ADDR_MISALIGNED){return(SD_ADDR_MISALIGNED);}if (response_r1 & SD_OCR_BLOCK_LEN_ERR){return(SD_BLOCK_LEN_ERR);}if (response_r1 & SD_OCR_ERASE_SEQ_ERR){return(SD_ERASE_SEQ_ERR);}if (response_r1 & SD_OCR_BAD_ERASE_PARAM){return(SD_BAD_ERASE_PARAM);}if (response_r1 & SD_OCR_WRITE_PROT_VIOLATION){return(SD_WRITE_PROT_VIOLATION);}if (response_r1 & SD_OCR_LOCK_UNLOCK_FAILED){return(SD_LOCK_UNLOCK_FAILED);}if (response_r1 & SD_OCR_COM_CRC_FAILED){return(SD_COM_CRC_FAILED);}if (response_r1 & SD_OCR_ILLEGAL_CMD){return(SD_ILLEGAL_CMD);}if (response_r1 & SD_OCR_CARD_ECC_FAILED){return(SD_CARD_ECC_FAILED);}if (response_r1 & SD_OCR_CC_ERROR){return(SD_CC_ERROR);}if (response_r1 & SD_OCR_GENERAL_UNKNOWN_ERROR){return(SD_GENERAL_UNKNOWN_ERROR);}if (response_r1 & SD_OCR_STREAM_READ_UNDERRUN){return(SD_STREAM_READ_UNDERRUN);}if (response_r1 & SD_OCR_STREAM_WRITE_OVERRUN){return(SD_STREAM_WRITE_OVERRUN);}if (response_r1 & SD_OCR_CID_CSD_OVERWRIETE){return(SD_CID_CSD_OVERWRITE);}if (response_r1 & SD_OCR_WP_ERASE_SKIP){return(SD_WP_ERASE_SKIP);}if (response_r1 & SD_OCR_CARD_ECC_DISABLED){return(SD_CARD_ECC_DISABLED);}if (response_r1 & SD_OCR_ERASE_RESET){return(SD_ERASE_RESET);}if (response_r1 & SD_OCR_AKE_SEQ_ERROR){return(SD_AKE_SEQ_ERROR);}return(errorstatus);
}

在这里插入图片描述
从波形图上可知，SD卡返回的卡状态是0x920，根据SD卡状态表可知，当前SD卡已经接收到ACMD命令并解析成功，总线上可以接收数据，并且已经进入传输模式。
在这里插入图片描述

设置SDIO控制器数据传输模式

当主机发送ACMD51命令并且SD卡响应正常时，下一步就可以开始在数据线上读取SCR寄存器数据了，但是在读取数据之前，我们需要将配置SDIO控制器的数据传输模式。

/* 因为SCR寄存器是64位，所以这里的数据长度设置为8字节
*/
SDIO_DataInitStruct.SDIO_DataBlockSize = SDIO_DataBlockSize_8b; // 数据块8字节
SDIO_DataInitStruct.SDIO_DataLength = 8;  // 数据长度8字节
SDIO_DataInitStruct.SDIO_DataTimeOut = SD_DATATIMEOUT; // 超时时间
SDIO_DataInitStruct.SDIO_DPSM = SDIO_DPSM_Enable; // 使能DPSM状态机
SDIO_DataInitStruct.SDIO_TransferDir = SDIO_TransferDir_ToSDIO; // 数据传输方向为SD卡到SDIO控制器
SDIO_DataInitStruct.SDIO_TransferMode = SDIO_TransferMode_Block; // 传输模式为块传输
SDIO_DataConfig(&SDIO_DataInitStruct);

读取SCR寄存器

设置好SDIO的数据传输模式之后，下一步就可以开始读取SD卡的SCR寄存器了。

SDIO_ReadData这个函数是用来读取SD卡数据线上的数据，返回的一个32位的数据，因为SCR寄存器是64位的寄存器，所以我们需要连续读取两次。

while (!(SDIO->STA & (SDIO_FLAG_RXOVERR | SDIO_FLAG_DCRCFAIL | SDIO_FLAG_DTIMEOUT | SDIO_FLAG_DBCKEND | SDIO_FLAG_STBITERR))){if (SDIO_GetFlagStatus(SDIO_FLAG_RXDAVL) != RESET){tempscr[index] = SDIO_ReadData(); // 连续读取两次index++;if(index >= 2)break;}}

读取到的数据还需要对其进行处理

pscr[0] =  ((tempscr[0] & 0xFF) << 24) | (((tempscr[0] >> 8) & 0xFF) << 16) | (((tempscr[0] >> 16) & 0xFF) << 8) | (((tempscr[0] >> 24) & 0xFF));
pscr[1] =  ((tempscr[1] & 0xFF) << 24) | (((tempscr[1] >> 8) & 0xFF) << 16) | (((tempscr[1] >> 16) & 0xFF) << 8) | (((tempscr[1] >> 24) & 0xFF));

最后从SD卡读取到的SCR寄存器数据是0x0205808301000000

SCR寄存器数据解析

SCR寄存器的数据解析如下
在这里插入图片描述

NameFieldWidthCID-sliceValue
SCR StructureSCR_STRUCTURE4[63:60]0x0
SD Memory Card - Spec. VersionSD_SPEC4[59:56]0x2
data_status_after erasesDATA_STAT_AFTER_ERASE1[55:55]0x0
CPRM Security SupportSD_SECURITY3[54:52]0x0
DAT Bus widths supportedSD_BUS_WIDTHS4[51:48]0x5
Spec. Version 3.00 or higherSD_SPEC31[47:47]1
Extended Security SupportEX_ SECURITY4[46:43]0x0
Spec. Version 4.00 or higherSD_SPEC41[42:42]0x0
Spec. Version 5.00 or higherSD_SPECX4[41:38]0x2
ReservedX2[37:36]0x0
Command Support bitsCMD_SUPPORT4[35:32]0x3
reserved for manufacturer usageX32[31:0]0x01000000

在这里插入图片描述
从上面表格的SD_BUS_WIDTHS可知，读出来的SD_BUS_WIDTHS为0x5,也就是bit2为1，说明该SD卡支持4位总线模式。

设置SD卡总线宽度

通过上述的操作，我们知道操作的SD卡支持4线模式，所以下一步我们就需要将SD卡设置成4线模式

CMD55:APP_CMD

因为设置SD卡总线宽度的命令是特殊应用命令，所以在发送设置总线宽度命令前，需要发送CMD55命令

SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument = (uint32_t) RCA << 16; 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);

ACMD6:SET_BUS_WIDTH

ACMD6命令的作用是设置SD卡总线宽度，支持设置1位总线宽度和4位总线宽度。当传入参数为0时设置1位总线，传入参数为2时设置4位总线

在这里插入图片描述

SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument = 0x2; // 参数为2，设置4位总线宽度
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CmdIndex = SD_CMD_APP_SD_SET_BUSWIDTH; // 命令索引，ACMD16
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Response = SDIO_Response_Short; // 短响应
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Wait = SDIO_Wait_No;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CPSM = SDIO_CPSM_Enable;
SDIO_SendCommand(&SDIO_CmdInitStructure);

在这里插入图片描述

命令响应

ACMD16的响应类型是R1响应，同样需要判断响应是否正常

static SD_Error CmdResp1Error(uint8_t cmd)
{SD_Error errorstatus = SD_OK;uint32_t status;uint32_t response_r1;status = SDIO->STA;while (!(status & (SDIO_FLAG_CCRCFAIL | SDIO_FLAG_CMDREND | SDIO_FLAG_CTIMEOUT))){status = SDIO->STA;}if (status & SDIO_FLAG_CTIMEOUT){errorstatus = SD_CMD_RSP_TIMEOUT;SDIO_ClearFlag(SDIO_FLAG_CTIMEOUT);return(errorstatus);}else if (status & SDIO_FLAG_CCRCFAIL){errorstatus = SD_CMD_CRC_FAIL;SDIO_ClearFlag(SDIO_FLAG_CCRCFAIL);return(errorstatus);}/*!< Check response received is of desired command */if (SDIO_GetCommandResponse() != cmd){errorstatus = SD_ILLEGAL_CMD;return(errorstatus);}/*!< Clear all the static flags */SDIO_ClearFlag(SDIO_STATIC_FLAGS);/*!< We have received response, retrieve it for analysis  */response_r1 = SDIO_GetResponse(SDIO_RESP1);if ((response_r1 & SD_OCR_ERRORBITS) == SD_ALLZERO){return(errorstatus);}if (response_r1 & SD_OCR_ADDR_OUT_OF_RANGE){return(SD_ADDR_OUT_OF_RANGE);}if (response_r1 & SD_OCR_ADDR_MISALIGNED){return(SD_ADDR_MISALIGNED);}if (response_r1 & SD_OCR_BLOCK_LEN_ERR){return(SD_BLOCK_LEN_ERR);}if (response_r1 & SD_OCR_ERASE_SEQ_ERR){return(SD_ERASE_SEQ_ERR);}if (response_r1 & SD_OCR_BAD_ERASE_PARAM){return(SD_BAD_ERASE_PARAM);}if (response_r1 & SD_OCR_WRITE_PROT_VIOLATION){return(SD_WRITE_PROT_VIOLATION);}if (response_r1 & SD_OCR_LOCK_UNLOCK_FAILED){return(SD_LOCK_UNLOCK_FAILED);}if (response_r1 & SD_OCR_COM_CRC_FAILED){return(SD_COM_CRC_FAILED);}if (response_r1 & SD_OCR_ILLEGAL_CMD){return(SD_ILLEGAL_CMD);}if (response_r1 & SD_OCR_CARD_ECC_FAILED){return(SD_CARD_ECC_FAILED);}if (response_r1 & SD_OCR_CC_ERROR){return(SD_CC_ERROR);}if (response_r1 & SD_OCR_GENERAL_UNKNOWN_ERROR){return(SD_GENERAL_UNKNOWN_ERROR);}if (response_r1 & SD_OCR_STREAM_READ_UNDERRUN){return(SD_STREAM_READ_UNDERRUN);}if (response_r1 & SD_OCR_STREAM_WRITE_OVERRUN){return(SD_STREAM_WRITE_OVERRUN);}if (response_r1 & SD_OCR_CID_CSD_OVERWRIETE){return(SD_CID_CSD_OVERWRITE);}if (response_r1 & SD_OCR_WP_ERASE_SKIP){return(SD_WP_ERASE_SKIP);}if (response_r1 & SD_OCR_CARD_ECC_DISABLED){return(SD_CARD_ECC_DISABLED);}if (response_r1 & SD_OCR_ERASE_RESET){return(SD_ERASE_RESET);}if (response_r1 & SD_OCR_AKE_SEQ_ERROR){return(SD_AKE_SEQ_ERROR);}return(errorstatus);
}

在这里插入图片描述
当到了这一步之后，SD的初始化就算是成功了，后面就可以对SD卡进行擦除和读写测试了。

步骤

  1. 设置SDIO_CK时钟为24MHz
  2. 选中需要操作的SD卡
  3. 设置SDIO控制器的数据传输模式，准备读取SCR寄存器
  4. 读取SCR寄存器，判断是否支持4位总线模式
  5. 如果SD卡支持4位总线模式，则设置SD卡为4位总线模式，否则设置1位总线模式
  6. SD卡初始化完成，准备擦除、读写测试

这篇关于STM32F4X SDIO(八) 例程讲解 设置SD卡 SDIO 总线宽度的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


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