基于ARM含SD控制器的SD卡的SDIO模式驅(qū)動解析
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SD卡由日本松下、東芝及美國SanDisk公司于1999年8月共同開發(fā)研制。
本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/201612/341311.htmSD卡的結(jié)構(gòu)能保證數(shù)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(yīng)用的嵌入式系統(tǒng)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(nèi)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(xié)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(yīng)(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(xié)議，包括數(shù)據(jù)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(xié)議上的很多工作，我們只需要按照協(xié)議配置寄存器
以及按照協(xié)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(chǔ)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(shù)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(tài)寄存器，指令是否超時，傳送，結(jié)束，CRC是否正確等
SDIRSPO：反映SD的狀態(tài)
SDITIMER：設(shè)置超時時間
SDIBSIZE：block的大小
SDIDCON：數(shù)據(jù)控制寄存器，配置是幾線傳輸，數(shù)據(jù)發(fā)送方向，數(shù)據(jù)傳送方式等。
SDIDSTA： 數(shù)據(jù)狀態(tài)寄存器，數(shù)據(jù)是否發(fā)送完，CRC效驗，超時等
SDIFSTA： FIFO狀態(tài)積存器，DMA傳輸時否判斷FIFO
SDIMSK：中斷屏蔽
4. SD卡SDIO模式的驅(qū)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(shè)置工作模式
2)發(fā)送CMD0，進入空閑態(tài)，該指令沒有反饋
3)發(fā)送CMD55+ACMD41，判斷SD卡的上電是否正確，短反饋
4)發(fā)送CMD2，驗證SD卡是否接入，長反饋
5)發(fā)送CMD3，讀取SD卡的RCA(地址)，短反饋
6)發(fā)送CMD7，使能SD卡
7)配置高速時鐘，準備數(shù)據(jù)傳輸，一般20M～25M
8)發(fā)送CMD55+ACMD6配置為4bit數(shù)據(jù)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(fā)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(shè)置高速時鐘Normal clock="25MHz"
Card_sel_desel(1); // Select SD
Set_4bit_bus(); //設(shè)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(fā)送CMD12，終止數(shù)據(jù)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(shù))
RERDCMD:
pISR_DMA0=(unsigned)DMA_end; //DMA的相關(guān)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(yīng)判斷函數(shù)
主要完成對反饋狀態(tài)的分析。
函數(shù)如下：
int Chk_CMDend(int cmd, int be_resp) //指令反饋判斷函數(shù)
{
int finish0;
if(!be_resp) // No response
{
finish0=rSDICSTA;
while((finish0&0x800)!=0x800) // 驗證指令是不是發(fā)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(yīng)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(shù)據(jù)反饋判斷函數(shù)
{
int finish;
finish=rSDIDSTA;
while( !( ((finish&0x08)==0x08) | ((finish&0x20)==0x20) ))
finish=rSDIDSTA; //等待數(shù)據(jù)發(fā)送完成或超時
if( (finish&0xfc) != 0x08 )
{
rSD
IDSTA=0xf4; //clear error state
return 0;
}
return 1;
}
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