SDIO 驱动

本文深入探讨了SDIO卡的原理、SDIO总线、SDIO命令及SDIO寄存器,详细介绍了CMD52和CMD53命令的使用,以及SDIO卡与SD卡的区别,包括低速和高速卡的应用场景。

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SDIO

       SDIO卡是在SD内存卡接口的基础上发展起来的接口,SDIO接口兼容以前的SD内存卡,并且可以连接SDIO接口的设备,目前根据SDIO协议的SPECSDIO接口支持的设备总类有蓝牙,网卡,电视卡等。

       SDIO协议是由SD卡的协议演化升级而来的,很多地方保留了SD卡的读写协议,同时SDIO协议又在SD卡协议之上添加了CMD52CMD53命令。由于这个,SDIOSD卡规范间的一个重要区别是增加了低速标准,低速卡的目标应用是以最小的硬件开始来支持低速I/O能力。低速卡支持类似调制解调器,条形码扫描仪和GPS接收器等应用。高速卡支持网卡,电视卡还有“组合”卡等,组合卡指的是存储器+SDIO

       SDIOSD卡的SPEC间的又一个重要区别是增加了低速标准。SDIO卡只需要SPI1SD传输模式。低速卡的目标应用是以最小的硬件开支来支持低速I/O能力,低速卡支持类似MODEM,条形扫描仪和GPS接收器等应用。对组合卡来说,全速和4BIT操作对卡内存储器和SDIO部分都是强制要求的。

       在非组合卡的SDIO设备里,其最高速度要只有达到25M,而组合卡的最高速度同SD卡的最高速度一样,要高于25M

 

SDIO总线

       SDIO总线和USB总线类似,SDIO总线也有两端,其中一端是主机(HOST)端,另一端是设备端(DEVICE),采用HOST- DEVICE这样的设计是为了简化DEVICE的设计,所有的通信都是由HOST端发出命令开始的。在DEVICE端只要能解溪HOST的命令,就可以同HOST进行通信了。

       SDIOHOST可以连接多个DEVICE,如下图所示:

 

 

       这个是同SD的总线一样的,其中有如下的几种信号

1.       CLK信号:HOSTDEVICE的时钟信号.

2.       CMD信号:双向的信号,用于传送命令和反应。

3.       DAT0-DAT3 信号:四条用于传送的数据线。

4.       VDD信号:电源信号。

5.       VSS1VSS2:电源地信号。

SDIO总线定义中,DAT1信号线复用为中断线。在SDIO1BIT模式下DAT0用来传输数据,DAT1用作中断线。在SDIO4BIT模式下DAT0-DAT3用来传输数据,其中DAT1复用作中断线。

 

SDIO命令:

       SDIO总线上都是HOST端发起请求,然后DEVICE端回应请求。其中请求和回应中会数据信息。

1.       Command:用于开始传输的命令,是由HOST端发往DEVICE端的。其中命令是通过CMD信号线传送的。

2.       Response:回应是DEVICE返回的HOST的命令,作为Command的回应。也是通过

CMD线传送的。

3.       Data:数据是双向的传送的。可以设置为1线模式,也可以设置为4线模式。数据是通过DAT0-DAT3信号线传输的。

  SDIO的每次操作都是由HOSTCMD线上发起一个CMD,对于有的CMDDEVICE需要返回Response,有的则不需要。

       对于读命令,首先HOST会向DEVICE发送命令,紧接着DEVICE会返回一个握手信号,此时,当HOST收到回应的握手信号后,会将数据放在4位的数据线上,在传送数据的同时会跟随着CRC校验码。当整个读传送完毕后,HOST会再次发送一个命令,通知DEVICE操作完毕,DEVICE同时会返回一个响应。

       对于写命令,首先HOST会向DEVICE发送命令,紧接着DEVICE会返回一个握手信号,此时,当HOST收到回应的握手信号后,会将数据放在4位的数据线上,在传送数据的同时会跟随着CRC校验码。当整个写传送完毕后,HOST会再次发送一个命令,通知DEVICE操作完毕,DEVICE同时会返回一个响应。

 

SDIO的寄存器:

      SDIO卡的设备驱动80%的任务就是操作SDIO卡上的有关寄存器。SDIO卡最多允许有7个功能(function,这个同其功能号是对应的(07,每个功能都对应一个128K字节大小的寄存器,这个见下面的图。功能号之所以取值范围是1~7,而没有包含0,是因为功能0并不代表真正的功能,而代表CIA寄存器,即Common I/O Area,这个纪录着SDIO卡的一些基本信息和特性,并且可以改写这些寄存器。其中地址0x1000~0x17fffSDIO卡的CIS区域,就是基本信息区域,Common Information Structure。初始化的时候读取并配对SDIO设备。

       这些寄存器的详细分区已经其对应的功能,在开发过程中都是需要仔细研读的,这些都在协议的SPEC中都有详细说明,这里就不在罗索了。 

 

CMD52命令:

SDIO设备为了和SD内存卡兼容,SD卡所有CommandResponse完全兼容,同时加入了一些新的CommandResponse。例如,初始化SD内存卡使用ACMD41,而SDIO卡设备则用CMD5通知DEVICE进行初始化。

但二者最重要的区别是,SDIO卡比SD内存卡多了CMD52CMD53命令,这两个命令可以方便的访问某个功能的某个地址寄存器。

CMD52命令是IO_RW_DIRECT命令的简称,其命令格式如下

首先第一位为0,表明是起始位,第二位为传输方向,这里为1,代表方向为HOSTDEVICE设备传送,其后6位为命令号,这里是110100b,用十进制表示为52CMD52的名字也由此而来。紧接着是读写标志位。

      然后是操作的功能号。也就是function number。如果为0则指示为CCCR寄存器组。

       紧接着是寄存器地址,用17指示,由于功能寄存器有128K地址,17位正好能寻址。

       再下来8Write data or Staff Bits的意思是说,如果当前为写操作,则为数据,否则8位为填充位。无意义。

       最后7位为CRC校验码。最后一位为结束位0

       对于CMD52Response48位,命令格式如下:

 

       总结下,CMD52是由HOST发往DEVICE的,它必须有DEVICE返回来的Response CMD52不需要占用DAT线,读写的数据是通过CMD52或者Response来传送。每次CMD52只能读或者写一个byte

 

CMD53命令:

CMD52每次只能读写一个字节,因为有了CMD53对读写进行了扩展,CMD53允许每次读写多个字节或者多个块(BLOCK)CMD53的命令格式如下:

       第一位是1,为开始位,然后是一位方向位,总是1,代表方向为HOSTDEVICE设备传送,其后6位为命令号,这里是110101b,用十进制表示为53CMD53的名字也由此而来。

       然后是1位的读写标志。接着是3位功能号,这个同CMD52都是相同的。Block Mode如果1代表是块传输模式,否则为字节传输模式。

       OP Code为操作位,如果是0,代表数据往固定的位置读写,如果1代表是地质增量读写。例如,对地址0固定读写16个字节,相当于16次读写的地址0,而对地址0增量读写16个字节,相当于读写0~15地址的数据。

       然后是17位的地址寄存器,可以寻址到128K字节的地址,然后是9位的读写的计数,对于字节读取,读写大小就是这个计数,而对于块读写,读写的大小是计数乘以块的大小。

       随后的7位为CRC校验码。最后一位为1

       当读写操作是块操作的时候,块的大小是可以通过设置FBR中的相关寄存器来设置。

       CMD52命令不同的是,CMD53没有返回的命令的,这里判断是否DEVICE设备读写完毕是需要驱动里面自己判断的,一般有2个方法,1.设置相应的读写完毕中断。如果DEVICE设备读写完毕,则对HOST设备发送中断。2.HOST设备主动查询DEVICE设备是否读写完毕,可以通过CMD命令是否有返回来判断是否DEVICE是否读写完毕

SDIO(Secure Digital Input Output)是一种广泛用于嵌入式设备的通信接口,尤其在Wi-Fi、蓝牙等无线模块的连接中非常常见。开发和调试SDIO驱动需要对硬件接口、操作系统驱动架构以及模块通信协议有深入的理解。以下是一些关于SDIO驱动开发、调试和使用的方法和指南。 ### SDIO驱动开发基础 SDIO驱动开发通常涉及两个层面:主机控制器驱动和设备驱动。主机控制器负责与SDIO设备进行物理通信,而设备驱动则负责与具体的SDIO模块进行协议交互。 在Linux系统中,SDIO驱动通常基于MMC子系统实现。MMC核心层提供了对SDIO卡的基本支持,包括初始化、中断处理和数据传输等机制。开发者需要根据具体的硬件平台编写主机控制器驱动,并基于SDIO功能模块实现设备驱动。例如,AP6356等Wi-Fi模组的驱动开发中,开发者需要先确保MMC控制器驱动能够正确识别SDIO设备,然后实现Wi-Fi模组的通信协议栈[^1]。 ### SDIO驱动调试方法 1. **硬件连接检查**:确保SDIO接口的引脚连接正确,包括时钟线、命令线和数据线。可以通过示波器或逻辑分析仪检查信号完整性。 2. **内核日志分析**:使用`dmesg`命令查看内核启动日志,确认SDIO设备是否被正确识别。例如,在Linux系统中,如果MMC控制器正常工作,会看到类似`mmc0: new SDIO card at address 0001`的日志信息[^1]。 3. **驱动模块加载与卸载**:使用`modprobe`或`insmod`加载驱动模块,并通过`rmmod`卸载模块以进行调试。可以结合`printk`输出调试信息,或使用`sysfs`、`procfs`接口提供运行时调试信息。 4. **寄存器读写测试**:通过驱动程序提供的接口直接读写SDIO设备的寄存器,验证通信是否正常。例如,使用`mmc_test`工具进行基本的读写测试。 5. **性能测试**:使用`iperf`等工具测试数据传输性能,确保驱动能够满足实际应用的带宽需求。 ### SDIO驱动使用教程 在Linux系统中,SDIO驱动通常以模块形式存在,开发者可以通过以下步骤完成驱动的加载和使用: 1. **编译驱动模块**:确保内核配置中启用了SDIO支持,并编译生成对应的驱动模块(如`ap6xxx.ko`)。 2. **加载驱动模块**: ```bash modprobe ap6xxx ``` 或者使用`insmod`加载本地模块: ```bash insmod ap6xxx.ko ``` 3. **检查设备节点**:驱动加载后,系统会生成对应的网络设备节点(如`wlan0`),可以通过`ifconfig`或`ip link`查看。 4. **配置网络接口**: ```bash ip link set wlan0 up dhclient wlan0 ``` 5. **使用Wi-Fi连接**:配置完成后,设备即可通过SDIO接口连接Wi-Fi网络。 ### 开发建议 - **参考官方文档**:查阅SDIO设备的数据手册,了解寄存器布局和通信协议。 - **使用调试工具**:如`mmc_utils`、`iw`等工具辅助调试。 - **参考现有驱动**:如Linux内核中的`drivers/mmc`目录下的驱动代码,提供丰富的示例。 - **使用调试接口**:利用`sysfs`、`debugfs`等接口输出调试信息,便于实时监控驱动状态。 ---
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