SDIO应用SD卡

最新推荐文章于 2025-04-23 10:39:14 发布
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分类专栏： STM32F4 文章标签： stm32 sdio 嵌入式
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版权

一、SD卡介绍

SD卡（Secure Digital Memory Card）即：安全数码卡，它是在MMC的基础上发展而来，是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备，它被广泛地于便携式装置上使用，例如数码相机、个人数码助理(PDA)和多媒体播放器等。SD卡由日本松下、东芝及美国SanDisk公司于1999年8月共同开发研制。
分类：在这里插入图片描述SD卡外形和接口图如下图所示：
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
SD卡由9个引脚与外部通信，支持SPI和SDIO两种模式，不同模式下，SD卡引脚功能描述如下表所示：在这里插入图片描述
特点
①高容量，最大可达2TB（目前已有512GB的SD卡）。
②高安全性。
③高速，目前已有读取速度近100MB/S的SD卡。
④体积小巧，标准SD卡大小只有一张邮票大小，重量仅2g。
⑤接口简单，支持SPI和SDIO两种访问模式。
注意：TF卡+卡套，组合起来也可以当SD卡用，不过，很大一部分TF卡，不支持SPI访问模式。所以，SPI驱动SD卡的时候，尽量选择大卡(SD卡)，而不要选择TF卡。

二、SD卡寄存器

在这里插入图片描述

三、SD卡初始化

初始化流程图
在这里插入图片描述
从SD卡初始化流程可知，不管什么卡（这里我们将卡分为4类：SD2.0高容量卡（SDHC，最大32G），SD2.0标准容量卡（SDSC，最大2G），SD1.x卡和MMC卡），首先我们要执行的是卡上电（设置SDIO_POWER
[1:0]=11），上电后发送CMD0，对卡进行软复位，之后发送CMD8命令，用于区分SD卡2.0，只有2.0及以后的卡才支持CMD8命令，MMC卡和V1.x的卡，是不支持该命令的。 CMD8命令格式如下表：在这里插入图片描述
在发送CMD8的时候，通过其带的参数我们可以设置VHS位，以告诉SD卡，主机的供电情况，让SD卡知道主机的供电范围。
在这里插入图片描述
这里使用参数0X1AA，即告诉SD卡，主机供电为2.7~3.6V之间，如果SD卡支持CMD8，且支持该电压范围，则会通过CMD8的响应（R7）。在发送CMD8后，发送ACMD41（注意：发送ACMD41之前，要先发送CMD55），来进一步确认卡的操作电压范围，并通过HCS位来告诉SD卡，主机是不是支持高容量卡（SDHC）。
ACMD41命令格式如下表所示：
在这里插入图片描述
ACMD41指令响应(R3)，包含了SD卡OCR寄存器内容，其定义如下表所示：在这里插入图片描述对于支持CMD8的卡，主机设置ACMD41的参数HCS=1，告诉SD卡，主机支持SDHC卡。
对2.0的卡，OCR的CCS位用于表示SDHC还是SDSC；对1.x的卡，则忽略该位；
对MMC卡，则不支持ACMD41，MMC卡只需要发送：CMD0和CMD1即可完成初始化。
CMD2用于获取CID寄存器数据，CID寄存器各位定义如下表：
在这里插入图片描述
SD卡在收到CMD2后，将返回R2长响应（136位），其中包含128位有效数据（CID寄存器内容），存放在SDIO_RESP1~4等4个寄存器里面。通过读取这四个寄存器，就可以获得SD卡的CID信息。
CMD3，用于设置卡相对地址（RCA，必须为非0），对于SD卡（非MMC卡），在收到CMD3后，将返回一个新的RCA给主机，方便主机寻址。RCA的存在允许一个SDIO接口挂多个SD卡，通过RCA来区分主机要操作的是哪个卡。对于MMC卡，则不是由SD卡自动返回RCA，而是主机主动设置MMC卡的RCA，即通过CMD3带参数（高16位用于RCA设置），实现RCA设置。同样MMC卡也支持一个SDIO接口挂多个MMC卡，不同于SD卡的是所有的RCA都是由主机主动设置的，而SD卡的RCA则是SD卡发给主机的。
在获得卡RCA之后，我们便可以发送CMD9（带RCA参数），获得SD卡的CSD寄存器内容，从CSD寄存器，我们可以得到SD卡的容量和扇区大小等十分重要的信息。
至此，我们的SD卡初始化基本就结束了，最后通过CMD7命令，选中我们要操作的SD卡，即可开始对SD卡的读写操作了。

四、SD卡读写数据

1、SD卡单块数据块读取流程
在这里插入图片描述
注意：CMD16设置的数据块大小，一般为512字节，此设置直接决定SD卡的块大小，SD卡默认的块大小自动失效。
2、SD卡多块数据块读取流程
在这里插入图片描述

①、CMD16指令说明：

在这里插入图片描述

②、 CMD17指令说明：

在这里插入图片描述
③、 CMD18指令说明：
在这里插入图片描述
④、CMD11指令说明：
在这里插入图片描述
3、SD卡单块数据块写入流程
在这里插入图片描述
4、SD卡多块数据写入流程
在这里插入图片描述
注意：该指令仅对SD卡有效。另外，在ACMD指令发送之前，需先发送CMD55。
①、CMD13指令说明：
在这里插入图片描述
R1响应：在这里插入图片描述
②、CMD24指令说明：在这里插入图片描述

③、ACMD23指令说明：在这里插入图片描述
注意：发送ACMD之前，必须先发送CMD55，通知SD卡，接下来要发送的是应用命令（APP CMD），而非标准命令

④、CMD55指令说明：
在这里插入图片描述
⑤、CMD25指令说明：在这里插入图片描述

五、代码

1、SD初始化

//初始化SD卡
//返回值:错误代码;(0,无错误)
SD_Error SD_Init(void)
{
 	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	
	SD_Error errorstatus=SD_OK;	 
  u8 clkdiv=0;
	
  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOC|RCC_AHB1Periph_GPIOD|RCC_AHB1Periph_DMA2, ENABLE);//使能GPIOC,GPIOD DMA2时钟
	
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SDIO, ENABLE);//SDIO时钟使能
	
	RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_SDIO, ENABLE);//SDIO复位
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11|GPIO_Pin_12; 	//PC8,9,10,11,12复用功能输出	
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用功能
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//100M
  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
  GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);// PC8,9,10,11,12复用功能输出

	
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_2;
  GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);//PD2复用功能输出
	
	 //引脚复用映射设置
	GPIO_PinAFConfig(GPIOC,GPIO_PinSource8,GPIO_AF_SDIO); //PC8,AF12
  GPIO_PinAFConfig(GPIOC,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_SDIO);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOC,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_SDIO);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOC,GPIO_PinSource11,GPIO_AF_SDIO);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOC,GPIO_PinSource12,GPIO_AF_SDIO);	
  GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource2,GPIO_AF_SDIO);	
	
	RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_SDIO, DISABLE);//SDIO结束复位
		
 	//SDIO外设寄存器设置为默认值 			   
	SDIO_Register_Deinit();
	
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = SDIO_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0;//抢占优先级3
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =0;		//子优先级3
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;			//IRQ通道使能
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);	//根据指定的参数初始化VIC寄存器、
	
   	errorstatus=SD_PowerON();			//SD卡上电
 	if(errorstatus==SD_OK)errorstatus=SD_InitializeCards();			//初始化SD卡														  
  	if(errorstatus==SD_OK)errorstatus=SD_GetCardInfo(&SDCardInfo);	//获取卡信息
 	if(errorstatus==SD_OK)errorstatus=SD_SelectDeselect((u32)(SDCardInfo.RCA<<16));//选中SD卡   
   	if(errorstatus==SD_OK)errorstatus=SD_EnableWideBusOperation(SDIO_BusWide_4b);	//4位宽度,如果是MMC卡,则不能用4位模式 
  	if((errorstatus==SD_OK)||(SDIO_MULTIMEDIA_CARD==CardType))
	{  		    
		if(SDCardInfo.CardType==SDIO_STD_CAPACITY_SD_CARD_V1_1||SDCardInfo.CardType==SDIO_STD_CAPACITY_SD_CARD_V2_0)
		{
			clkdiv=SDIO_TRANSFER_CLK_DIV+2;	//V1.1/V2.0卡，设置最高48/4=12Mhz
		}else clkdiv=SDIO_TRANSFER_CLK_DIV;	//SDHC等其他卡，设置最高48/2=24Mhz
		SDIO_Clock_Set(clkdiv);	//设置时钟频率,SDIO时钟计算公式:SDIO_CK时钟=SDIOCLK/[clkdiv+2];其中,SDIOCLK固定为48Mhz 
		//errorstatus=SD_SetDeviceMode(SD_DMA_MODE);	//设置为DMA模式
		errorstatus=SD_SetDeviceMode(SD_POLLING_MODE);//设置为查询模式
 	}
	return errorstatus;		 
}

2、卡上电

//卡上电
//查询所有SDIO接口上的卡设备,并查询其电压和配置时钟
//返回值:错误代码;(0,无错误)
SD_Error SD_PowerON(void)
{
 	u8 i=0;
	SD_Error errorstatus=SD_OK;
	u32 response=0,count=0,validvoltage=0;
	u32 SDType=SD_STD_CAPACITY;
	
	 /*初始化时的时钟不能大于400KHz*/ 
  SDIO_InitStructure.SDIO_ClockDiv = SDIO_INIT_CLK_DIV;	/* HCLK = 72MHz, SDIOCLK = 72MHz, SDIO_CK = HCLK/(178 + 2) = 400 KHz */
  SDIO_InitStructure.SDIO_ClockEdge = SDIO_ClockEdge_Rising;
  SDIO_InitStructure.SDIO_ClockBypass = SDIO_ClockBypass_Disable;  //不使用bypass模式，直接用HCLK进行分频得到SDIO_CK
  SDIO_InitStructure.SDIO_ClockPowerSave = SDIO_ClockPowerSave_Disable;	// 空闲时不关闭时钟电源
  SDIO_InitStructure.SDIO_BusWide = SDIO_BusWide_1b;	 				//1位数据线
  SDIO_InitStructure.SDIO_HardwareFlowControl = SDIO_HardwareFlowControl_Disable;//硬件流
  SDIO_Init(&SDIO_InitStructure);

	SDIO_SetPowerState(SDIO_PowerState_ON);	//上电状态,开启卡时钟   
  SDIO->CLKCR|=1<<8;			//SDIOCK使能  
 
 	for(i=0;i<74;i++)
	{
 
		SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument = 0x0;//发送CMD0进入IDLE STAGE模式命令.
    SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CmdIndex = SD_CMD_GO_IDLE_STATE; //cmd0
    SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Response = SDIO_Response_No;  //无响应
    SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Wait = SDIO_Wait_No;
    SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CPSM = SDIO_CPSM_Enable;  //则CPSM在开始发送命令之前等待数据传输结束。 
    SDIO_SendCommand(&SDIO_CmdInitStructure);	  		//写命令进命令寄存器
		
		errorstatus=CmdError();
		
		if(errorstatus==SD_OK)break;
 	}
 	if(errorstatus)return errorstatus;//返回错误状态
	
  SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument = SD_CHECK_PATTERN;	//发送CMD8,短响应,检查SD卡接口特性
  SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CmdIndex = SDIO_SEND_IF_COND;	//cmd8
  SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Response = SDIO_Response_Short;	 //r7
  SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Wait = SDIO_Wait_No;			 //关闭等待中断
  SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CPSM = SDIO_CPSM_Enable;
  SDIO_SendCommand(&SDIO_CmdInitStructure);
	
  errorstatus=CmdResp7Error();						//等待R7响应
	
 	if(errorstatus==SD_OK) 								//R7响应正常
	{
		CardType=SDIO_STD_CAPACITY_SD_CARD_V2_0;		//SD 2.0卡
		SDType=SD_HIGH_CAPACITY;			   			//高容量卡
	}
	  
	  SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument = 0x00;//发送CMD55,短响应	
    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);		//发送CMD55,短响应	 
	
	 errorstatus=CmdResp1Error(SD_CMD_APP_CMD); 		 	//等待R1响应   
	
	if(errorstatus==SD_OK)//SD2.0/SD 1.1,否则为MMC卡
	{																  
		//SD卡,发送ACMD41 SD_APP_OP_COND,参数为:0x80100000 
		while((!validvoltage)&&(count<SD_MAX_VOLT_TRIAL))
		{	   										   
		  SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument = 0x00;//发送CMD55,短响应
      SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CmdIndex = SD_CMD_APP_CMD;	  //CMD55
      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);			//发送CMD55,短响应	 
			
			errorstatus=CmdResp1Error(SD_CMD_APP_CMD); 	 	//等待R1响应  
			
 			if(errorstatus!=SD_OK)return errorstatus;   	//响应错误

      //acmd41，命令参数由支持的电压范围及HCS位组成，HCS位置一来区分卡是SDSc还是sdhc
      SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument = SD_VOLTAGE_WINDOW_SD | SDType;	//发送ACMD41,短响应	
      SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CmdIndex = SD_CMD_SD_APP_OP_COND;
      SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Response = SDIO_Response_Short;  //r3
      SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Wait = SDIO_Wait_No;
      SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CPSM = SDIO_CPSM_Enable;
      SDIO_SendCommand(&SDIO_CmdInitStructure);
			
			errorstatus=CmdResp3Error(); 					//等待R3响应   
			
 			if(errorstatus!=SD_OK)return errorstatus;   	//响应错误 
			response=SDIO->RESP1;;			   				//得到响应
			validvoltage=(((response>>31)==1)?1:0);			//判断SD卡上电是否完成
			count++;
		}
		if(count>=SD_MAX_VOLT_TRIAL)
		{
			errorstatus=SD_INVALID_VOLTRANGE;
			return errorstatus;
		}	 
		if(response&=SD_HIGH_CAPACITY)
		{
			CardType=SDIO_HIGH_CAPACITY_SD_CARD;
		}
 	}else//MMC卡
	{
		//MMC卡,发送CMD1 SDIO_SEND_OP_COND,参数为:0x80FF8000 
		while((!validvoltage)&&(count<SD_MAX_VOLT_TRIAL))
		{	   										   				   
			SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument = SD_VOLTAGE_WINDOW_MMC;//发送CMD1,短响应	   
      SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CmdIndex = SD_CMD_SEND_OP_COND;
      SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Response = SDIO_Response_Short;  //r3
      SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Wait = SDIO_Wait_No;
      SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CPSM = SDIO_CPSM_Enable;
      SDIO_SendCommand(&SDIO_CmdInitStructure);
			
			errorstatus=CmdResp3Error(); 					//等待R3响应   
			
 			if(errorstatus!=SD_OK)return errorstatus;   	//响应错误  
			response=SDIO->RESP1;;			   				//得到响应
			validvoltage=(((response>>31)==1)?1:0);
			count++;
		}
		if(count>=SD_MAX_VOLT_TRIAL)
		{
			errorstatus=SD_INVALID_VOLTRANGE;
			return errorstatus;
		}	 			    
		CardType=SDIO_MULTIMEDIA_CARD;	  
  	}  
  	return(errorstatus);		
}

3、设置时钟频率

//SDIO时钟初始化设置
//clkdiv:时钟分频系数
//CK时钟=SDIOCLK/[clkdiv+2];(SDIOCLK时钟固定为48Mhz)
void SDIO_Clock_Set(u8 clkdiv)
{
	u32 tmpreg=SDIO->CLKCR; 
  	tmpreg&=0XFFFFFF00; 
 	tmpreg|=clkdiv;   
	SDIO->CLKCR=tmpreg;
}

4、设置为DMA模式还是查询模式

//设置SD卡工作模式
//Mode:
//返回值:错误状态
SD_Error SD_SetDeviceMode(u32 Mode)
{
	SD_Error errorstatus = SD_OK;
 	if((Mode==SD_DMA_MODE)||(Mode==SD_POLLING_MODE))DeviceMode=Mode;
	else errorstatus=SD_INVALID_PARAMETER;
	return errorstatus;	    
}

5、SD卡读操作

//读SD卡
//buf:读数据缓存区
//sector:扇区地址
//cnt:扇区个数	
//返回值:错误状态;0,正常;其他,错误代码;				  				 
u8 SD_ReadDisk(u8*buf,u32 sector,u8 cnt)
{
	u8 sta=SD_OK;
	long long lsector=sector;
	u8 n;
	lsector<<=9;
	if((u32)buf%4!=0)
	{
	 	for(n=0;n<cnt;n++)
		{
		 	sta=SD_ReadBlock(SDIO_DATA_BUFFER,lsector+512*n,512);//单个sector的读操作
			memcpy(buf,SDIO_DATA_BUFFER,512);
			buf+=512;
		} 
	}else
	{
		if(cnt==1)sta=SD_ReadBlock(buf,lsector,512);    	//单个sector的读操作
		else sta=SD_ReadMultiBlocks(buf,lsector,512,cnt);//多个sector  
	}
	return sta;
}

6、SD卡写操作

//写SD卡
//buf:写数据缓存区
//sector:扇区地址
//cnt:扇区个数	
//返回值:错误状态;0,正常;其他,错误代码;	
u8 SD_WriteDisk(u8*buf,u32 sector,u8 cnt)
{
	u8 sta=SD_OK;
	u8 n;
	long long lsector=sector;
	lsector<<=9;
	if((u32)buf%4!=0)
	{
	 	for(n=0;n<cnt;n++)
		{
			memcpy(SDIO_DATA_BUFFER,buf,512);
		 	sta=SD_WriteBlock(SDIO_DATA_BUFFER,lsector+512*n,512);//单个sector的写操作
			buf+=512;
		} 
	}else
	{
		if(cnt==1)sta=SD_WriteBlock(buf,lsector,512);    	//单个sector的写操作
		else sta=SD_WriteMultiBlocks(buf,lsector,512,cnt);	//多个sector  
	}
	return sta;
}

SD卡的应用就讲到这里啦！

感谢观看！！！

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qq_43460068的博客
03-12 8146
SDIO简介 SD卡（Secure Digtial Memory Card）在我们生活中已经非常普遍了，控制器对SD卡进行读写通信操作一般有两种通信接口可选，一种是SPI接口，另一种就是是SDIO接口。SDIO全称是安全数字输入/输出接口，多媒体卡（MMC）、SD卡、SD I/O卡都有SDIO接口。STM32F10X系列控制器有一个SDIO主机接口，它可以与MMC卡、SD卡、SD I/O卡以及CE-ATA设备进行数据传输。 MMC卡可以说是SD卡的前身，现阶段已经用的很少了。SD I/O卡本身不是用于存
sd卡SDIO方式的读写
2301_77941139的博客
01-20 2859
扇区，读写存储器的最小抽象存储单位，一般为512 byte,可以更大。n个sectors组成了cluster(block)。在fat文件系统中，sectors组成存储单位叫做cluster,linux的文件系统叫做block。fat文件系统调用的逻辑可以参考野火ppt,ff.c文件调用diskio.c文件,diskio文件调用bsp_scdcard.c文件。该工程不能读取像素很大的图片，如1600*800,否则会造成失真。本项目采用的是十分简单的图片缩放算法，隔几个点读一个点。
STM32F407ZGT6使用SDIO方式驱动SD卡
qq_42025309的博客
09-03 3121
STM32F407ZGT6使用SDIO方式驱动SD卡简介SDIO移植操作 简介 本文主要讲解的是移植官方固件库（V1.5.1）中是SDIO来驱动SD卡。 SDIO SDIO接口是在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。 SDIO1.0标准定义了两种类型的SDIO卡： 1、全速的SDIO卡，传输率可以超过100Mbps； 2、低速的SDIO卡，支援的时脉速率在0至400KHz之间。 SDIO协议是由SD卡的协议演化升级而来的，很多地方保留了
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