STM32F4X SDIO(四) SDIO控制器

2023-10-31 14:52
文章标签 控制器 sdio stm32f4x

本文主要是介绍STM32F4X SDIO(四) SDIO控制器，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

STM32F4X SDIO（四） SDIO控制器

  • STM32F4X SDIO控制器
    • SDIO控制器框图
      • SDIO控制器时钟
      • 适配器寄存器
      • FIFO
      • 控制单元
      • 命令路径
      • 数据路径
    • SDIO寄存器
      • SDIO控制相关寄存器
        • SDIO电源控制寄存器 (SDIO_POWER)
        • SDIO时钟控制寄存器 (SDIO_CLKCR)
          • SDIO_CK相位
      • SDIO命令响应相关寄存器
        • SDIO参数寄存器 (SDIO_ARG)
        • SDIO命令寄存器 (SDIO_CMD)
        • SDIO命令响应寄存器 (SDIO_RESPCMD)
        • SDIO响应1/2/3/4寄存器 (SDIO_RESPx)
      • SDIO数据相关寄存器
        • SDIO数据定时器寄存器(SDIO_DTIMER)
        • SDIO数据长度寄存器(SDIO_DLEN)
        • SDIO数据控制寄存器(SDIO_DCTRL)
        • SDIO 数据计数器寄存器 (SDIO_DCOUNT)
      • SDIO状态相关寄存器
        • SDIO 状态寄存器 (SDIO_STA)
        • SDIO 中断清零寄存器 (SDIO_ICR)
        • SDIO 屏蔽寄存器 (SDIO_MASK)
      • SDIO FIFO相关寄存器
        • SDIO FIFO 计数器寄存器 (SDIO_FIFOCNT)
        • SDIO 数据 FIFO 寄存器 (SDIO_FIFO)

STM32F4X内部有一个SDIO控制器，开发者可以使用这个控制器跟SD卡进行通信，下面就来简单了解一下STM32F4X的SDIO控制器的使用。

STM32F4X SDIO控制器

SDIO控制器框图

下图为STM32F4X的SDIO控制器框图，框图可以分为以下5部分，适配器寄存器、FIFO、控制单元、命令路径、数据路径。
在这里插入图片描述

SDIO控制器时钟

STM32F4X的所有外设都需要时钟才能够工作，SDIO控制器也不例外。SDIO控制工作时需要两个时钟，一个是SDIOCLK时钟和APB2时钟。
SDIOCLK:SDIO控制器输出到SD卡的时钟，该时钟可以通过配置分频系数决定其频率，最大为48MHZ。
APB2时钟:APB2时钟是SDIO控制器的工作时钟。

SDIO控制器的寄存器和FIFO模块使用的APB2时钟、控制单元、命令路径和数据路径使用的是SDIOCLK时钟。

适配器寄存器

适配器寄存器模块包含了STM32F4X SDIO控制器的所有寄存器，所有基于SDIO控制器的操作都需要读写寄存器来完成，STM32F4X的SDIO寄存器一共有16个。
在这里插入图片描述

FIFO

STM32F4X的SDIO控制器内部带了FIFO单元，当用户使能了FIFO之后，控制器往SD卡发送数据或者从SD卡接收的数据都可以暂时存到FIFO里面。

控制单元

STM32F4X SDIO控制器的控制单元包含了SD卡电源管理和SD卡的时钟管理功能。

命令路径

STM32F4X SDIO控制器的命令路径主要是给SD卡发送命令并且接收来自SD卡的响应。

数据路径

STM32F4X SDIO控制器的命令路径主要是给SD卡发送数据并且接收来自SD卡的数据。如果使用了8位数据宽度的模式，则SDIO_D[7:0]8根信号线都会使用。如果使用了4位数据宽度的模式，则SDIO_D[3:0]4根信号线都会使用。如果使用了1位数据宽度的模式，则只有SDIO_D01根信号线都会使用。

SDIO寄存器

想要使用STM32F4X的SDIO控制器就要学会配置SDIO的寄存器，下面就来简单了解一下STM32F4X的SDIO寄存器。

SDIO控制相关寄存器

SDIO电源控制寄存器 (SDIO_POWER)

该寄存器的作用是控制SDIO_CK的时钟，通过修改该寄存器使能或者关闭SDIO_CK时钟。
在这里插入图片描述

比特位数值描述
bit[1:0] PWRCTRL00：掉电：停止为卡提供时钟。
01：保留
10：保留，上电
11：通电：为卡提供时钟。		电源控制位
SDIO时钟控制寄存器 (SDIO_CLKCR)

该寄存器主要是控制SDIO_CK时钟的使能，时钟分频系数的确定，数据线位宽的选择等。

在这里插入图片描述

比特位数值描述
bit[14] HWFC_EN0：禁止硬件流控制
1：使能硬件流控制 		硬件流控制使能
bit[13] NEGEDGE0：在主时钟 SDIOCLK 的上升沿产生 SDIO_CK
1：在主时钟 SDIOCLK 的下降沿产生 SDIO_CK 		SDIO_CK 移相选择位
bit[12:11] WIDBUS00：默认总线模式：使用 SDIO_D0
01：4 位宽总线模式：使用 SDIO_D[3:0]
10：8 位宽总线模式：使用 SDIO_D[7:0] 		宽总线模式使能位
bit[10] BYPASS0：禁止旁路：在驱动 SDIO_CK 输出信号前，根据 CLKDIV 值对 SDIOCLK 进行分频。
1：使能旁路：SDIOCLK 直接驱动 SDIO_CK 输出信号。 		时钟分频器旁路使能位
bit[9] PWRSAV0：始终使能 SDIO_CK 时钟
1：仅在总线激活时使能 SDIO_CK 		节能模式配置位
bit[8] CLKEN 0：始终使能 SDIO_CK 时钟
1：仅在总线激活时使能 SDIO_CK 		时钟使能位
bit[7:0] CLKDIV 该字段定义输入时钟 (SDIOCLK) 与输出时钟 (SDIO_CK) 之间的分频系数： SDIO_CK 频率 = SDIOCLK / [CLKDIV + 2] 时钟分频系数
SDIO_CK相位

在时钟控制寄存器的bit13中有一个叫时钟相位的概念，所谓的时钟相位意思就是其采样的时间，有两种相位选择，分别是SDIOCLK的上升沿和SDIOCLK的下降沿。

  • SDIOCLK的上升沿产生SDIO_CK

在这里插入图片描述

  • SDIOCLK的下降沿产生SDIO_CK
    在这里插入图片描述

SDIO命令响应相关寄存器

SDIO参数寄存器 (SDIO_ARG)

该寄存器的作用是将命令的参数发送到SD卡
在这里插入图片描述

比特位数值描述
bit[31:0] CMDARG32位命令参数 作为命令消息的一部分发送给卡的命令参数。如果命令包含参数，则在将命令写入到命令寄存器之前，必须将参数加载到此寄存器中。
SDIO命令寄存器 (SDIO_CMD)

该寄存器主要包含SD卡的命令索引，设置响应类型等。
在这里插入图片描述

比特位数值描述
bit[14] ATACMD0/1 如果 ATACMD 置 1，则 CPSM 将传输 CMD61。
bit[13] nIEN0：使能 CE-ATA 设备中的中断
1：不使能 CE-ATA 设备中的中断 		如果该位为 0，则使能 CE-ATA 设备中的中断
bit[12] ENCMDcompl0：如果此位置 1，则使能命令完成信号
0：不如果此位置 1，则使能命令完成信号 		如果此位置 1，则使能命令完成信号
bit[11] SDIOSuspend0：发送的命令不是挂起命令
1：发送的命令为挂起命令。 		如果此位置 1，则要发送的命令为挂起命令（仅用于 SDIO 卡）
bit[10] CPSMEN0：不使能 CPSM
1：使能 CPSM 		命令路径状态机 (CPSM) 使能位
bit[9] WAITPEND 0：CPSM 将不等到数据传输结束后才开始发送命令
1：CPSM 将等到数据传输结束后才开始发送命令 		如果此位置 1，则 CPSM 将等到数据传输结束后才开始发送命令
bit[8] WAITINT 0：CPSM 允许命令超时并等待中断请求
1：CPSM 禁止命令超时并等待中断请求 		如果此位置 1，则 CPSM 禁止命令超时并等待中断请求
bit[7:6] WAITRESP 00：无响应，但 CMDSENT 标志除外
01：短响应，但 CMDREND 或 CCRCFAIL 标志除外
10：无响应，但 CMDSENT 标志除外
11：长响应，但 CMDREND 或 CCRCFAIL 标志除外 		这些位用于配置 CPSM 是否等待响应，如果等待，将等待哪种类型的响应
bit[5:0] CMDINDEX 命令编号 命令索引作为命令消息的一部分发送给卡

该寄存器主要需要关注的有以下几个

  • bit[5:0]:SD卡命令索引，命令索引在前一章里面有讲过https://blog.csdn.net/hwx1546/article/details/134091068，主要就是往bit[5:0]写入需要发送的命令编号。
  • bit[7:6]:响应类型，SD卡有些命令返回的短响应，有些是长响应，也有些是无响应。
SDIO命令响应寄存器 (SDIO_RESPCMD)

有些SD卡响应数据中会包含命令号，而这个命令号可以通过SDIO的命令响应寄存器获取。
在这里插入图片描述

比特位数值描述
bit[5:0] RESPCMD6位命令响应索引 只读位域。包含接收到的最后一个命令响应的命令索引

在这里插入图片描述

SDIO响应1/2/3/4寄存器 (SDIO_RESPx)

该寄存器中包含了SD卡的响应数据，其中短响应用到了SDIO_RESP1寄存器,而长响应用到了SDIO_RESP1/2/3/4寄存器
在这里插入图片描述

寄存器短响应长响应
SDIO_RESP1卡状态[31:0] 卡状态 [127:96]
SDIO_RESP2X 卡状态 [95:64]
SDIO_RESP3X 卡状态 [63:32]
SDIO_RESP4X 卡状态 [31:1]

SDIO数据相关寄存器

SDIO数据定时器寄存器(SDIO_DTIMER)

该寄存器设置的SDIO数据超时周期，其周期是SD卡总线时钟周期*寄存器值
在这里插入图片描述

比特位数值描述
bit[31:0] DATATIME超时值 以卡总线时钟周期表示的数据超时周期。
SDIO数据长度寄存器(SDIO_DLEN)

该寄存器设置的是SD卡读写过程中的需要传输的数据长度。
在这里插入图片描述

比特位数值描述
bit[24:0] DATALENGTH数据字节个数 要传输的数据字节数量。

注意:对于块数据传输，数据长度寄存器中的值必须是块大小的倍数。对于SDIO多字节传输，数据长度寄存器中的值必须在1到512之间。

SDIO数据控制寄存器(SDIO_DCTRL)

在这里插入图片描述

比特位数值描述
bit[11] SDIOEN0/1 如果将该位置 1，则 DPSM 执行特定于 SD I/O 卡的操作。
bit[10] RWMOD0：通过停止 SDIO_D2 进行读取等待控制
1：使用 SDIO_CK 进行读取等待控制 		读取等待模式
bit[9] RWSTOP0：如果将 RWSTART 位置 1，则读取等待正在进行中
1：如果将 RWSTART 位置 1，则使能读取等待停止 		读取等待停止
bit[8] RWSTART0：读取等待未开始
1：读取等待开始。 		如果将该位置 1，则读取等待操作开始
bit[7:4] DBLOCKSIZE 0000:(十进制数 0)块长度 = 2的0次方= 1 字节
0001:(十进制数 1) 块长度 = 2的1次方 = 2 字节
0010:(十进制数 2) 块长度 = 2的2次方 = 4 字节
0011:(十进制数 3) 块长度 = 2的3次方 = 8 字节
0100:(十进制数 4) 块长度 = 2的4次方 = 16 字节
0101:(十进制数 5) 块长度 = 2的5次方 = 32 字节
0110:(十进制数 6) 块长度 = 2的6次方 = 64 字节
0111:(十进制数 7) 块长度 = 2的7次方 = 128 字节
1000:(十进制数 8) 块长度 = 2的8次方 = 256 字节
1001:(十进制数 9) 块长度 = 2的9次方 = 512 字节
1010:(十进制数 10 块长度 = 2的10次方 = 1024 字节
1011:(十进制数 11) 块长度 = 2的11次方 = 2048 字节
1100:(十进制数 12) 块长度 = 2的12次方 = 4096 字节
1101:(十进制数 13) 块长度 = 2的13次方 = 8192 字节
1110:(十进制数 14) 块长度 = 2的14次方 = 16384 字节
1111:(十进制数 15) 保留 		定义在选择了块数据传输模式时数据块的长度
bit[3] DMAEN 0：禁止 DMA
1：使能 DMA 		DMA 使能位
bit[2] DTMODE 0：块数据传输
1：流或 SDIO 多字节数据传输 		数据传输模式选择
bit[1] DTDIR 0：从控制器到卡
1：从卡到控制器 		数据传输方向选择
bit[0] DTEN 如果 1 写入到 DTEN 位，则数据传输开始。根据方向位 DTDIR，如果在传输开始时立即将 RW 置 1开始，则 DPSM 变为 Wait_S 状态、Wait_R 状态或读取等待状态。在数据传输结束 后不需要将使能位清零，但必须更新 SDIO_DCTRL 以使能新的数据传输 数据传输使能位

该寄存器主要需要关注的有以下几个

  • bit[1] 数据传输方向:数据传输方向有两个，当我们往SD卡写数据时，方向是SDIO控制器到SD卡。当从SD卡读数据时，方向是从SD卡到SDIO控制器
  • bit[2] 数据传输模式:对于SDHC容量的SD卡来说数据传输模式是块数据传输。对于标准SD卡来说数据传输模式则是流或多字节传输
  • bit[7:4] 数据块大小:对于SDHC容量的SD卡，数据块大小通常是512字节。数据块大小要是数据长度寄存器的整数倍
SDIO 数据计数器寄存器 (SDIO_DCOUNT)

该寄存器返回的是传输剩余的数据量，只读。
在这里插入图片描述

比特位数值描述
bit[24:0] DATACOUNT数据计数值 读取该位时，将返回要传输的剩余数据字节数量。写入没有任何效果。

SDIO状态相关寄存器

SDIO 状态寄存器 (SDIO_STA)

该寄存器是一个只读寄存器，保存了SDIO工作过程中的各种状态。该寄存器中的位被置1则代表该位代表的状态发送，如果为0则代表该位的状态没有发生。
在这里插入图片描述

比特位描述
bit[23] CEATAEND针对 CMD61 收到了 CE-ATA 命令完成信号
bit[22] SDIOIT收到了 SDIO 中断 (SDIO interrupt received)
bit[21] RXDAVL接收 FIFO 中有数据可用 (Data available in receive FIFO)
bit[20] TXDAVL传输 FIFO 中有数据可用 (Data available in transmit FIFO)
bit[19] RXFIFOE接收 FIFO 为空 (Receive FIFO empty)
bit[18] TXFIFOE发送 FIFO 为空 (Transmit FIFO empty)
bit[17] RXFIFOE接收 FIFO 已满 (Receive FIFO full)
bit[16] TXFIFOF传输 FIFO 已满 (Transmit FIFO full)
bit[15] RXFIFOHF接收 FIFO 半满
bit[14] TXFIFOHE传输 FIFO 半空
bit[13] RXACT数据接收正在进行中 (Data receive in progress)
bit[12] TXACT数据传输正在进行中 (Data transmit in progress)
bit[11] CMDACT命令传输正在进行中 (Command transfer in progress)
bit[10] DBCKEND已发送/ 接收数据块（CRC 校验通过）
bit[9] STBITERR在宽总线模式下，并非在所有数据信号上都检测到了起始位
bit[8] DATAEND数据结束（数据计数器 SDIDCOUNT 为零）
bit[7] CMDSENT命令已发送（不需要响应）(Command sent (no response required))
bit[6] CMDREND已接收命令响应（CRC 校验通过）
bit[5] RXOVERR收到了 FIFO 上溢错误 (Received FIFO overrun error)
bit[4] TXUNDERR传输 FIFO 下溢错误 (Transmit FIFO underrun error)
bit[3] DTIMEOUT数据超时 (Data timeout)
bit[2] CTIMEOUT命令响应超时 (Command response timeout)
bit[1] DCRCFAIL已发送/ 接收数据块（CRC 校验失败）
bit[0] CCRCFAIL已接收命令响应（CRC 校验失败）
SDIO 中断清零寄存器 (SDIO_ICR)

当用户往该寄存器的某些位写1时，会将SDIO_STA的对应位清0

比特位数值描述
bit[23] CEATAENDC0：未将 CEATAEND 清零
1：已将 CEATAEND 清零 		CEATAEND 标志清零位
bit[22] SDIOITC0：未将 SDIOITC清零
1：已将 SDIOITC清零 		SDIOIT 标志清零位
bit[10] DBCKENDC0：未将 DBCKENDC清零
1：已将 DBCKENDC清零 		DBCKENDC标志清零位
bit[9] STBITERRC0：未将 STBITERRC清零
1：已将 STBITERRC清零 		STBITERRC标志清零位
bit[8] DATAENDC0：未将 DATAENDC清零
1：已将 DATAENDC清零 		DATAENDC标志清零位
bit[7] CMDSENTC0：未将 CMDSENTC清零
1：已将 CMDSENTC清零 		CMDSENTC标志清零位
bit[6] CMDRENDC0：未将 CMDRENDC清零
1：已将 CMDRENDC清零 		CMDRENDC标志清零位
bit[5] RXOVERRC0：未将 RXOVERRC清零
1：已将 RXOVERRC清零 		RXOVERRC标志清零位
bit[4] TXUNDERRC0：未将 TXUNDERRC清零
1：已将 TXUNDERRC清零 		TXUNDERRC标志清零位
bit[3] DTIMEOUTC0：未将 DTIMEOUTC清零
1：已将 DTIMEOUTC清零 		DTIMEOUTC标志清零位
bit[2] CTIMEOUTC0：未将 CTIMEOUTC清零
1：已将 CTIMEOUTC清零 		CTIMEOUTC标志清零位
bit[1] DCRCFAILC0：未将 DCRCFAILC清零
1：已将 DCRCFAILC清零 		DCRCFAILC标志清零位
bit[0] CCRCFAILC0：未将 CCRCFAILC清零
1：已将 CCRCFAILC清零 		CCRCFAILC标志清零位
SDIO 屏蔽寄存器 (SDIO_MASK)

当用户往该寄存器的某些位写1时，该标志位就会产生一个中断。

在这里插入图片描述

比特位数值描述
bit[23] CEATAENDIE0：禁止接收到 CE-ATA 命令完成信号时中断
1：使能接收到 CE-ATA 命令完成信号时中断 		接收到 CE-ATA 命令完成信号时中断使能
bit[22] SDIOITIE0：禁止接收到 SDIO 模式中断时中断
1：使能接收到 SDIO 模式中断时中断 		接收到 SDIO 模式中断时中断使能
bit[21] RXDAVLIE0：禁止 Rx FIFO 中有数据时中断
1：使能 Rx FIFO 中有数据时中断 		Rx FIFO 中数据可用时中断使能
bit[20] TXDAVLIE0：禁止 Tx FIFO 中数据可用时中断
1：使能 Tx FIFO 中数据可用时中断 		Tx FIFO 中数据可用时中断使能
bit[19] RXFIFOEIE0：禁止 Rx FIFO 为空时中断
1：使能 Rx FIFO 为空时中断 		Rx FIFO 为空时中断使能
bit[18] TXFIFOEIE0：禁止 Tx FIFO 为空时中断
1：使能 Tx FIFO 为空时中断 		Tx FIFO 为空时中断使能
bit[17] RXFIFOFIE0：禁止 Rx FIFO 变满时中断
1：使能 Rx FIFO 变满时中断 		Rx FIFO 变满时中断使能
bit[16] TXFIFOFIE0：禁止 Tx FIFO 变满时中断
1：使能 Tx FIFO 变满时中断 		Tx FIFO 变满时中断使能
bit[15] RXFIFOHFIE0：禁止 Rx FIFO 半满时中断
1：使能 Rx FIFO 半满时中断 		Rx FIFO 半满时中断使能
bit[14] TXFIFOHEIE0：禁止 Tx FIFO 半空时中断
1：使能 Tx FIFO 半空时中断 		Tx FIFO 半空时中断使能
bit[13] RXACTIE0：禁止数据接收操作中断
1：使能数据接收操作中断 		数据接收操作中断使能
bit[12] TXACTIE0：禁止数据传输操作中断
1：使能数据传输操作中断 		数据传输操作中断使能
bit[11] CMDACTIE0：禁止命令操作中断
1：使能命令操作中断 		命令操作中断使能
bit[10] DBCKENDIE0：禁止数据块结束中断
1：使能数据块结束中断 		数据块结束中断使能
bit[9] STBITERRIE0：禁止起始位错误中断
1：使能起始位错误中断 		起始位错误中断使能
bit[8] DATAENDIE0：禁止数据结束中断
1：使能数据结束中断 		数据结束中断使能
bit[7] CMDSENTIE0：禁止命令发送中断
1：使能命令发送中断 		命令发送中断使能
bit[6] CMDRENDIE0：禁止命令响应接收中断
1：使能命令响应接收中断 		命令响应接收中断使能
bit[5] RXOVERRIE0：禁止 Rx FIFO 上溢错误中断
1：使能 Rx FIFO 上溢错误中断 		Rx FIFO 上溢错误中断使能
bit[4] TXUNDERRIE0：禁止 Tx FIFO 下溢错误中断
1：使能 Tx FIFO 下溢错误中断 		Tx FIFO 下溢错误中断使能
bit[3] DTIMEOUTIE0：禁止数据超时中断
1：使能数据超时中断 		数据超时中断使能
bit[2] CTIMEOUTIE0：禁止命令超时中断
1：使能命令超时中断 		命令超时中断使能
bit[1] DCRCFAILIE0：禁止数据 CRC 失败中断
1：使能数据 CRC 失败中断 		数据 CRC 失败中断使能
bit[0] CCRCFAILIE0：禁止命令 CRC 失败中断
1：使能命令 CRC 失败中断 		命令 CRC 失败中断使能

SDIO FIFO相关寄存器

SDIO FIFO 计数器寄存器 (SDIO_FIFOCNT)

该寄存器包含了FIFO写入或读取的剩余字节数
在这里插入图片描述

比特位数值描述
bit[24:0] FIFOCOUNTFIFO剩余的字节数 要在 FIFO 中写入或读取的剩余字数
SDIO 数据 FIFO 寄存器 (SDIO_FIFO)

该寄存器用来发生个接收SD卡数据
在这里插入图片描述

比特位数值描述
bit[31:0] FIFODataFIFO数据 接收和传输 FIFO 数据

这篇关于STM32F4X SDIO(四) SDIO控制器的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/316137。

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