[SDIO].SDIO总线详解

[SDIO].SDIO总线详解
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大家好,我是架构君,一个会写代码吟诗的架构师。今天说一说[SDIO].SDIO总线详解,希望能够帮助大家进步!!!

 

转自:https://blog.csdn.net/liuhan33025/article/details/51131848

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SD卡的读写协议,同时SDIO协议又在SD卡协议之上添加了CMD52和CMD53命令。由于这个,SDIO和SD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支来支持低速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,电视卡以及组合卡等。组合卡指的是存储器+SDIO,对组合卡来操作需要全速和4BIT的传输模式,这是SDIO1.0标准规定的。

一、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端只要能解析HOST的命令,就可以同HOST进行通信了,SDIO的HOST可以连接多个DEVICE。

SDIO的信号传输模式有SPI、1-bit、4-bit三种。在SPI模式中,第8脚位被当成中断信号。其它脚位的功能和通信协定与SD记忆卡的标准规范一样。在SDIO总线定义中,DAT1信号线复用为中断线。在SDIO的1BIT模式下DAT0用来传输数据,DAT1用作中断线。在SDIO的4BIT模式下DAT0-DAT3用来传输数据,其中DAT1复用作中断线。

SDIO的每个脚位在不同信号模式下的定义如下图:

 [SDIO].SDIO总线详解

图一 SDIO的每个脚位在不同信号模式下的定义

Micro SD Card,原名Trans-flash Card(TF卡)。2004年正式更名为Micro SD Card,由SanDisk(闪迪)公司发明。SD卡的管脚定义和Micro SD(TF)卡的管脚定义是不一样的。

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图二 SD卡和Micro SD(TF)卡的管脚定义             

引脚号 SD卡 TF卡(SD卡模式) TF卡(SPI模式)
1 data3 data2 rsv
2 cmd data3 cs
3 vss cmd di
4 vdd vdd vdd
5 clk clk sclk
6 vss vss vss
7 data0 data0 do
8 data1 data1 rsv
9 data2 -- --

 

二、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包含数据信息:

  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HOST在CMD线上发起一个CMD,对于有的CMD,DEVICE需要返回Response,有的则不需要。

  • 对于命令,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。
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三、SDIO内部的记忆体映射

SDIO记忆卡内部具有固定的记忆体映射,这包含暂存器空间或称为「一般资讯区域(common information area;CIA)」,以及特殊功能区域(function unique area)。CICIAA包含了与SDISDIOO记忆卡有关的资讯,以及一些必要的(mandatory)和可选择的(optional)暂存器,它们都位于固定的位址上。藉此,SDIO的主机(譬如:可携式装置)能够得到SDIO记忆卡的有关资讯,并执行一般性的作业。特殊功能区域储存了许多种不同的功能,这是由供应商定义的,因此,不同厂牌的SDIO记忆卡可能会有不同的功能。附图二是具有许多种不同功能的SDIO记忆卡内部的固定记忆体映射空间。其中,RFU是「保留给未来使用(Reserved for Future Use)」的意思。CIA所包含的暂存器可以开启或关闭I/O作业、处理硬件中断、载入韧体(这是选项)。这些暂存器也提供与SDISDIOO记忆卡功能相关的资讯和要求。CIA支援下列3种暂存器:

  • 一般控制暂存器(Card Common Control Register;CCCR):能快速检查SDIO主机,并依照不同的SDIO记忆卡之功能控制它们的启动和中断能力。即使在开机后,SDIO记忆卡的I/O功能尚未被启动,但是CCCR是可以被存取的,这使得SDIO主机于系统初始化后,可以立即启动SDIO记忆卡的I/O功能。
  • 基本功能暂存器(Function Basic Register;FBR):每一个I/O功能具有256 bytes的记忆体空间,这使得SDIO主机能够快速地判定每一个I/O功能的能力和要求,并启动韧体下载功能。这个空间位址是从0x00n00至0x00nFF,n是功能编号(从0x1至0x7)。
  • 记忆卡资讯结构(Card Information Structure;CIS):CIS提供更完整的记忆卡功能的相关资讯。这是仿照PCMCIA标准所制定的规格。SDIO记忆卡的每一个功能都各有一个CIS区域,以及一个共用的CIS区域;共用的CIS区域储存了所有功能的共同特性,每一个功能的CIS区域则储存了该功能所具备的特性。CCCR和FBR各具有一个指标指向相对应的CIS位址。

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图三 SDIO固定记忆体映射空间

此外,由于SDIO记忆卡的每一个功能可能需要包含额外的记忆体空间,用来储存驱动程式或应用程式。而且,因为SDIO记忆卡可能必须支援不同的平台,所以每一个驱动程式或应用程式可能会有许多种版本。解决的方法有两种:一种是使用SD的标准规范,来设计「组合卡」;另一种是使用嵌入式的「程式码储存区域(Code Storage Area;CSA)」。

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图四 SD的记忆体映射空间

SMC是「静态记忆体控制器(Static Memory Controller)」、BFC是「暴量传输的(burst)FLASH控制器(Burst Flash Controller)」。

四、SD/MMC/SDIO概念区分概要

  • SD(Secure Digital)与MMC(Multimedia Card)

SD是一种flash memory card的标准,也就是一般常见的SD记忆卡,而MMC则是较早的一种记忆卡标准,目前已经被SD标准所取代。在维基百科上有相当详细的SD/MMC规格说明:[http://zh.wikipedia.org/wiki/Secure_Digital]。

  • SDIO(Secure Digital I/O)

SDIO是目前我们比较关心的技术,SDIO故名思义,就是SD的I/O接口(interface)的意思,不过这样解释可能还有点抽像。更具体的说明,SD本来是记忆卡的标准,但是现在也可以把SD拿来插上一些外围接口使用,这样的技术便是SDIO。

所以SDIO本身是一种相当单纯的技术,透过SD的I/O接脚来连接外部外围,并且透过SD上的I/O数据接位与这些外围传输数据,而且SD协会会员也推出很完整的SDIO stack驱动程序,使得SDIO外围(我们称为SDIO卡)的开发与应用变得相当热门。

现在已经有非常多的手机或是手持装置都支持SDIO的功能(SD标准原本就是针对mobile device而制定),而且许多SDIO外围也都被开发出来,让手机外接外围更加容易,并且开发上更有弹性(不需要内建外围)。目前常见的SDIO外围(SDIO卡)有:

  • Wi-Fi card(无线网络卡)
  • CMOS sensor card(照相模块)
  • GPS card
  • GSM/GPRS modem card
  • Bluetooth card
  • Radio/TV card(很好玩)

SDIO的应用将是未来嵌入式系统最重要的接口技术之一,并且也会取代目前GPIO式的SPI接口。SD/SDIO的传输模式SD传输模式有以下3种:

  • SPI mode(required)
  • 1-bit mode
  • 4-bit mode

SDIO同样也支持以上3种传输模式。依据SD标准,所有的SD(记忆卡)与SDIO(外围)都必须支持SPI mode,因此SPI mode是「required」。此外,早期的MMC卡(使用SPI传输)也能接到SD插糟(SD slot),并且使用SPI mode或1-bit mode来读取。SD的MMC Mode

SD也能读取MMC内存,虽然MMC标准上提到,MMC内存不见得要支持SPI mode(但是一定要支持1-bit mode),但是市面上能看到的MMC卡其实都有支持SPI mode。因此,我们可以把SD设定成SPI mode的传输方式来读取MMC记忆卡。

SD的MMC Mode就是用来读取MMC卡的一种传输模式。不过,SD的MMC Mode虽然也是使用SPI mode,但其物理特性仍是有差异的:

  • MMC的SPI mode最大传输速率为20Mbit/s;
  • SD的SPI mode最大传输速率为25Mbit/s。

为避免混淆,有时也用SPI/MMC mode与SPI/SD mode的写法来做清楚区别。

转载于:https://www.cnblogs.com/aaronLinux/p/11032906.html

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