STM32——SD卡实验（SDIO方式）
一、SD卡簡介
1、什么是SD卡？
SD卡（Secure Digital Memory Card）即：安全數碼卡。它是在MMC的基礎上發展而來，是一種基于半導體快閃記憶器的新一代記憶設備，它被廣泛的用于便攜裝置上使用，例如數碼相機、個人數碼助理（PDA）和多媒體播放器等。SD卡由日本松下、東芝以及美國SanDiak公司于1999年8月共同開發研制。SD卡容量分類，分為三類：SD卡、SDHC卡、SDXC卡。如下表所示：
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SD卡外形和接口圖如下圖所示：
SD卡由9個引腳與外部通信，支持SPI和SDIO兩種模式，不同模式下，SD卡引腳功能描述如下表所示：
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SD模式：第一個腳DAT3（也就是第四根數據線），第二個腳CDM（用于傳輸命令與響應），第三個腳VSS（接地GND），第四個腳VCC（電源），第五個腳CLK（提供SD卡時鐘），第六個引腳VSS（GND），第七位~第九位以及第一位組成四位寬的數據線訪問SD卡。
SPI模式：第一個腳CS（片選），第二腳MOSI，第三個腳VSS（GND），第四個腳VCC（電源），第五個腳CLK（時鐘腳），第六個腳VSS（GND），第七個腳MISO，第八個和第九個腳NC（沒有用到）。
2、SD卡特點
1、高容量，最大可達2TB（目前已有512GB的SD卡）
2、高安全性
3、高速（目前已有讀取速度近100MB/S的SD卡）
4、體積小巧，標準SD卡大小只有一張郵票大小，重量僅2g
5、接口簡單，支持SPI和SDIO兩種訪問模式。
注意：TF卡+卡套，組合起來可以當SD卡用，不過很大一部分TF卡不支持SPI訪問模式。所以SPI驅動SD卡的時候，盡量選擇大卡（SD卡），而不要選擇TF卡。
3、SD卡寄存器
SD卡一般有5個寄存器，如下表：
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4、SD卡初始化流程
（要實現SDIO驅動SD卡，最重要的步驟就是SD卡的初始化，只要SD卡初始化完成了，那么剩下的操作就簡單了。）
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首先Power-on，然后發送CMD0進行軟復位，然后發送CMD8（CMD8帶一個參數：主機的供電電壓范圍）。如果2.0以后的卡并且電壓參數支持主機的供電范圍，那么這個卡（2.0以后的卡）就會產生一個響應；如果是2.0以后的卡但是電壓參數不支持主機的供電范圍，那么就不會響應（1.X的卡、MMC卡也不會響應）。所以CMD8主要用來區分1.0和2.0的卡。如果是2.0的卡，則會產生一個響應，響應以后就可以知道這個SD卡的供電范圍，然后就發送ACMD41指令（附帶一個參數：HCS位：告訴主機是否支持SDHC（高容量）卡，如果主機支持SDHC那么就設置HCS位=1，不支持HCS=0），若發送ACMD41指令之后且支持SDHC同時這個卡剛好是SDHC，那么就會產生一個響應（卡已準備好），準備好之后會返回OCR寄存器數據。如果OCR中的CCS=1，那么這個卡就是2.0SDHC卡；CCS=0，這個卡就是2.0SD卡。如果發送CMD8之后不響應，就可能是1.0、MMC卡或者是2.0的卡但是不支持電壓范圍；然后也發送ACMD41指令且HCS=0，如果對指令有響應那么就是1.0的卡，如果不響應指令那么就可能是電壓不支持等其他原因；如果連ACMD41指令都沒發，那么可能就是MMC卡（通過發送CMD1來確定是不是MMC卡）。MMC卡的初始化比較簡單，發送CMD0和CMD1就可以了。
從SD卡初始化流程給可知，不管什么卡（將卡分為四類：SD2.0高容量卡、SD2.0標準容量卡、SD1.X卡和MMC卡），首先要執行的就是卡上電（設置SDIO_POWER[1:0]=11），上電之后發送CMD0，對卡進行軟復位，之后發送CMD8命令，用于區分SD卡2.0，只有2.0及以后的卡才支持CMD8命令，MMC卡和SD1.X的卡不支持該命令。
CMD8命令格式如下表：
在發送CMD8的時候，通過其帶的參數我們可以設置VHS位以告訴SD卡，主機的供電情況，讓SD卡知道主機的供電范圍。
VHS位定義如下表所示：
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這里我們使用參數0X1A，即告訴SD卡，主機供電為2.7V~3.6V之間，如果SD卡支持CMD8，且支持電壓范圍，則會通過CMD8的響應將參數部分原本返還給主機，如果不支持CMD8，或不支持這個電壓范圍，則不響應。在發送CMD8后，發送ACMD41（注意：發送ACMD41之前要先發送CMD55），來進一步確認卡的操作電壓范圍，并通過HCS位來告訴SD卡，主機是不是支持高容量卡（SDHC）。
ACMD41命令格式如下表：
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ACMD41指令響應（R3），包含了SD卡OCR寄存器內容，其定義如下圖：
對于支持CMD8的卡，主機設置ACMD41的參數HCS=1，告訴SD卡，主機支持SDHC卡。
對于2.0的卡，OCR的CCS位用于表示SDHC還是SDSC；對于1.X的卡，則忽略該位；對MMC卡，則不支持ACMD41，MMC卡只需發送：CMD0和CMD1即可完成初始化。
CMD2用于獲取CID寄存器數據，CID寄存器各位定義如下表：
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SD卡在收到CMD2后，將返回R2長響應（136位），其中包含128位有效數據（CIR寄存器內容），存放在SDIO_RESP1~4等4個寄存器里面。通過讀取這四個寄存器，就可以獲取SD卡的CID信息。
CMD3用于設置卡相對地址（RCA，必須為0），對于SD卡（非MMC卡），在收到CMD3之后將返回一個新的RCA給主機，方便主機尋址。RCA的存在允許一個SDIO接口掛多個SD卡，通過RCA來區分主機要操作的是哪個卡。對于MMC卡，則不是由SD卡自動返回RCA，而是主機主動設置MMC卡的RCA，即通過CMD帶參數（高16位用于RCA設置），實現RCA設置。同樣MMC卡也支持一個SDIO接口掛多個MMC卡，不同于SD卡的是所有的RCA都是由主機主動設置的，而SD卡的RCA則是SD卡發給主機的。
在獲得卡RCA之后，我們便可以發送CMD9（帶RCA參數），獲得SD卡的CSD寄存器內容，從CSD寄存器，我們可以得到SD卡的容量和扇區大小等十分重要的信息。
二、SD卡讀數據
1、SD卡單塊數據塊讀取流程：
注意：CMD16設置的數據塊大小，一般為512節，此設置直接決定SD卡的塊大小，SD卡默認的塊大小自動失效。
2、SD卡多塊數據塊讀取流程：
3、CMD16指令說明：
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4、CMD17指令說明：
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5、CMD18指令說明：
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6、CMD12指令說明：
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7、SD卡單塊數據塊寫入流程：
發送CMD16指令，設置數據塊大小—>等待指令響應—>發送CMD13指令，查詢卡狀態—>
等待READY_FOR_DATA位=1—>發送CMD24指令，開始寫入數據—>寫一個數據塊的數據，完成單塊寫入。
8、SD卡多塊數據塊寫入流程
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（發送ACMD23指令，預擦除數據塊）該指令僅對SD卡有效。另外，在ACMD指令發送之前需先發送CMD55
9、CMD13指令說明
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10、R1響應：
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11、CMD24指令說明：
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12、ACMD23指令說明：
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注意：發送ACMD之前，必須先發送CMD55，通知SD卡，接下來要發送的是應用命令（APP CMD），而非標準命令。
13、CMD55指令說明
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14、CMD25指令說明
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總結
以上是生活随笔為你收集整理的STM32——SD卡实验（SDIO方式）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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