SPI协议及SDIO协议

(1)串行外设接口(SPI:Serial Peripheral interface)是一种串行同步通讯协议(同时读入和写出),由SDI(串行数据输入,MISO),SDO(串行数据输出,MOSI),SCK(串行移位时钟),CS(从使能信号)四种信号构成。CS 决定了唯一的与主设备通信的从设备,如没有CS 信号,则只能存在一个从设备,主设备通过产生移位时钟来发起通讯。
       主要影响SPI通讯的两个参数是时钟极性(CPOL)和时钟相位(CPHA)两个参数,SPI传输串行数据时首先传输最高位(MSB或者LSB可设置)。

时钟极性(CPOL)对传输协议没有重大的影响,如果CPOL=0,串行同步时钟的空闲状态为低电平;如果CPOL=1,串行同步时钟的空闲状态为高电平。

时钟相位(CPHA)能够配置用于选择两种不同的传输协议之一进行数据传输,如果CPHA=0,在串行同步时钟的第一个跳变沿(上升或下降)数据被采样;如果CPHA=1,在串行同步时钟的第二个跳变沿(上升或下降)数据被采样。可这样理解:CPOL=0时,CPHA=0,一个CLK周期是从低到高;CPHA=1时,一个CLK周期是从高到低。

        图示如下:

                                               

        一般的ARM系统对SPI的支持方式分三种:轮询(POLLING),中断(INTERRUPT,需要定义SPI的中断号),和DMA(配置好SPI和DMA对应的寄存器,和DMA的源头和目的地址,就可以开始进行DMA传输)。

(2)SPI协议在android驱动中的使用

自带spi驱动加载及应用程序编写方法详解:http://blog.youkuaiyun.com/borntox/article/details/51871480。主要讲述了spidev1.0和spidev0.0这两个设备节点是如何生成的。以及如何用测试程序测试这两个设备节点。

      跑测试程序bin,能显示自定义的数组内容即可。

(3)基于SDIO协议,SD卡的定义如下:

                                                                                              

上图是以CD/DAT3的复用来实现卡检测功能,其实CD可以以单独的GPIO中断来实现,但本质上CD是可有可无的,因为很多应用场合并不需要支持SD热插拔。至于SD唤醒系统,也是由GPIO中断来实现,也可以定义数据线中断来实现(如果SDIO数据线协议支持的话)。

       SDIO协议可以支持三种操作模式:SPI,SD一线,SD四线(接口通过寄存器来配置)。SPI速度较低,一线或者四线需要寄存器来选择,高速模式下需要四线支持。其中DAT是数据线,一线模式下默认用DAT0;CMD线上传输串行命令,可以是单机寻址或者广播命令。

04-20
<think>嗯,用户现在想查找关于SDIO接口或驱动的技术信息。首先,我需要回顾之前的对话,看看用户之前的问题是什么。之前用户问了关于CSN、SDO、SDLO的技术定义和实现,现在转到了SDIO,这可能是在不同的技术领域,但用户可能是在扩展他们的知识,或者在某个项目中涉及到了这些接口。 根据用户提供的引用内容,引用了三个关于SDIO的信息。引用1解释了SDIO是SD的I/O接口,允许SD卡插槽连接外围设备。引用2提到SDIO有完整的驱动栈,使得开发应用变得热门,比如WiFi驱动。引用3详细说明了SDIO的应用场景、速度、传输模式和硬件接口。 用户当前的问题是想查找与SDIO相关的技术信息,特别是接口和驱动方面。需要结合这些引用内容,整理出SDIO的定义、工作原理、驱动结构以及应用场景。同时,用户可能对SDIO的工作模式(比如SPI、1-bit、4-bit)、硬件接口细节、以及如何开发或调试SDIO驱动感兴趣。 另外,用户之前的问题涉及到数据库事务管理(CSN)和空间数据对象(SDO),现在转向嵌入式系统或硬件接口的SDIO,可能需要调整回答的技术深度,确保解释清晰,适合不同背景的读者。需要确认是否要强调SDIO在特定场景下的应用,比如物联网设备中的WiFi模块,或者移动设备中的传感器连接。 可能用户需要了解SDIO驱动开发的具体步骤,或者常见问题的解决方法。例如,如何在Linux系统中编写SDIO驱动程序,如何处理中断,或者如何优化传输速度。根据引用3中的硬件接口部分,需要详细说明总线结构、信号线功能以及命令传输流程。 还要考虑用户可能遇到的挑战,比如信号干扰、时序问题,或者驱动兼容性。在回答中可以加入一些实际例子,比如SDIO接口的WiFi模块驱动代码片段,或者调试技巧,帮助用户更好地理解和应用。 需要确保回答结构清晰,分点解释,涵盖定义、工作原理、驱动架构、开发要点和应用场景。同时,生成的相关问题应引导用户深入探讨SDIO的特定方面,比如驱动开发、性能优化或实际应用案例。</think>### SDIO 接口与驱动技术解析 结合引用内容和相关技术背景,以下是 SDIO(Secure Digital Input Output)接口及驱动的详细说明: --- #### **1. SDIO 接口定义与核心特性** ##### **技术定义** SDIO 是 **基于 SD 存储卡物理接口扩展的通用 I/O 总线协议**,允许通过 SD 卡插槽连接多种外围设备(如 Wi-Fi 模块、蓝牙芯片等),实现数据传输与控制功能[^1]。其核心特性包括: - **物理兼容性**:复用 SD 卡的 9-Pin 接口(CLK、CMD、DAT0-3、VDD/VSS 等),支持热插拔。 - **协议扩展性**:在 SD 存储协议基础上增加 I/O 设备控制命令,支持中断机制和多设备分时复用[^3]。 ##### **工作模式与速度** 1. **传输模式** - **SPI 模式**:兼容标准 SPI 协议,DAT1 引脚复用为中断线。 - **1-bit SD 模式**:DAT0 传输数据,DAT1 作为中断线。 - **4-bit SD 模式**:DAT0-DAT3 并行传输数据,DAT1 仍可触发中断[^3]。 2. **速度等级** - **低速模式**:时钟频率 ≤ 400 kHz,适用于低功耗传感器(如 GPS)。 - **全速模式**:理论速率 > 100 Mbps(实际受硬件限制),适用于 Wi-Fi、蓝牙等高带宽设备[^3]。 --- #### **2. SDIO 硬件接口与信号** ##### **总线结构** SDIO 总线包含 **Host 控制器**(主设备,如嵌入式 SoC)和 **Device**(从设备,如 SDIO 网卡),通信由 Host 发起[^3]: - **关键信号线**: - **CLK**:Host 输出的时钟信号(频率可调)。 - **CMD**:双向命令/响应传输线(如设备初始化、数据传输控制)。 - **DAT0-3**:数据线(1-bit 或 4-bit 模式)。 - **VDD/VSS**:电源与地线(通常 3.3V 供电)。 ##### **中断机制** - **DAT1 复用**:在非 SPI 模式下,DAT1 线用于设备向 Host 发送中断请求(如数据就绪、错误通知)[^3]。 - **轮询与事件驱动**:Host 可通过轮询状态寄存器或配置中断服务例程(ISR)响应设备事件。 --- #### **3. SDIO 驱动架构与实现** ##### **驱动分层** SDIO 驱动通常分为 **Host 控制器驱动** 和 **设备功能驱动**: 1. **Host 控制器驱动**(如 `sdhci-pci`) - 负责硬件寄存器操作、时钟配置、DMA 传输等底层控制。 - 提供标准接口供上层驱动调用(如发送 CMD53 读写命令)。 2. **设备功能驱动**(如 SDIO Wi-Fi 驱动) - 实现设备特定协议(如 802.11 帧封装/解析)。 - 通过 SDIO 总线与 Host 交互数据和控制指令。 ##### **Linux 驱动示例** 以 SDIO Wi-Fi 驱动为例,核心流程包括: ```c // 1. 注册 SDIO 设备驱动 static struct sdio_driver wifi_driver = { .name = "sdio_wifi", .id_table = wifi_ids, // 设备 ID 匹配表 .probe = wifi_probe, // 设备探测函数 .remove = wifi_remove, }; // 2. 探测函数初始化设备 static int wifi_probe(struct sdio_func *func) { // 配置 SDIO 总线参数(如 4-bit 模式、时钟频率) sdio_set_block_size(func, 512); sdio_claim_host(func); // 注册网络接口(如使用 ieee80211 框架) register_netdev(wifi_netdev); return 0; } // 3. 数据传输(发送 802.11 数据帧) static void wifi_tx_packet(struct sk_buff *skb) { sdio_claim_host(func); sdio_writesb(func, skb->data, SDIO_DATA_ADDR, skb->len); sdio_release_host(func); } ``` --- #### **4. 典型应用场景与调试要点** ##### **应用场景** - **物联网设备**:通过 SDIO 连接低功耗 Wi-Fi/BLE 模块(如 ESP32-S3)。 - **工业传感器**:使用 SDIO 接口的 GPS 或环境传感器模块。 - **移动终端**:手机/平板中集成 SDIO 摄像头或 NFC 模块。 ##### **调试技巧** 1. **信号完整性**: - 检查 CLK 信号抖动(使用示波器测量,确保 < 5% 周期)。 - 终端匹配电阻(如 33Ω 串联电阻)减少反射干扰。 2. **驱动问题定位**: - 使用 `sdio_dump_cccr()` 打印设备 CCCR 寄存器,验证初始化状态。 - 启用 Linux 内核的 SDIO 调试选项(如 `CONFIG_MMC_DEBUG`)。 --- ### **相关问题** 1. **SDIO 接口在 4-bit 模式下如何实现中断与数据传输的复用?** 2. **如何优化 SDIO Wi-Fi 驱动的吞吐量(如调整块大小或 DMA 配置)?** 3. **SDIO 设备枚举过程中 CMD5 和 CMD52 命令的具体作用是什么?** 4. **在嵌入式系统中,如何通过 SDIO 实现多设备分时复用?** 如需进一步探讨具体实现或调试案例,请提供更多上下文!
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