SDIO 功能說明

STM32F 微控器的 SDIO 功能包含兩個部份，圖 2-36 為 SDIO 模組方塊 圖，內含SDIO 轉接器與 AHB 匯流排界兩個模組，其中 SDIO Adapter 轉接 器模組用來實現有關於 MMC/SD/SD-I/O 介面卡的所有功能，如 SCK 頻率 的產生、命令和資料的傳送等。AHB 匯流排介面用來操作 SDIO Adapter 轉 接器中的暫存器，並且可以產生中斷與DMA 請求。

圖 2-36 SDIO 模組方塊圖 [1]

圖2-37 為 SDIO Adapter 轉接器模組的方塊圖，其包含了轉接器暫存器 (Adapter registers)、控制單元(Control unit)、命令通道(Command path)、資料 通道(Data path)與數據 FIFO 等 5 個部分，我們將針對命令通道與資料通道 進行說明。

命令通道(Command Path)

命令通道是執行向多媒體卡發送命令並接收從卡發出回應的單元，命 令的運作是通過命令通道狀態機(CPSM)來完成的。圖 2-38 為 SDIO 命令通 道狀態機的方塊圖，系統重置後CPSM 處於空閒狀態(Idle)，當命令參數寫 入命令暫存器(SDIO_CMD)並設置了 CPSMEN 位元，就會開始發送命令；

命令發送完成時，命令通道狀態機(CPSM)設置狀態暫存器(SDIO_STA)的狀 態標誌，並在不需要回應時進入空閒狀態；當收到回應後，接收到的 CRC 碼將會與內部產生的CRC 碼比較，然後設置相應的狀態標誌；當進入等候 狀態時，命令計數器開始運行；當 CPSM 進入接收狀態之前如果產生了超 時，則會設置超時標誌並進入空閒狀態。

圖 2-38 SDIO 命令通道狀態機方塊圖 [1]

圖 2-39 為用來發送命令的 SDIO_Send_Command( )副程式，將命令參

輸 入：*SDIO_CmdInitStruct 輸 出：無

void SDIO_SendCommand (SDIO_CmdInitTypeDef *SDIO_CmdInitStruct) {

u32 tmpreg = 0;

SDIO->ARG = SDIO_CmdInitStruct->SDIO_Argument; // 設定Argument 參數

tmpreg = SDIO->CMD; // 讀取 SDIO_CMD 值到 tmpreg tmpreg &= CMD_CLEAR_MASK; // 清除 SDIO_CMD 設定位元 tmpreg |= (u32)SDIO_CmdInitStruct->SDIO_CmdIndex // 設定CMD 命令參數 | SDIO_CmdInitStruct->SDIO_Response // 設定WAITRESP 位元

資料通道(Data Path)

資料通道控制主裝置與多媒體卡之間的傳輸資料，STM32 微控器的 SDIO 模組，是以 1 位元資料匯流排為初始設定，一個時鐘週期只在 SDIO_D0 上傳輸 1 位元資料，在 SDIO_CLKCR 暫存器中，可以設置 WIDBUS[1:0]

位元來更改資料匯流排的寬度。圖2-40 為 SDIO 模組的 DPSM 資料通道狀 態機的方塊圖，系統重置後DPSM 處於空閒狀態(Idle)，將資料傳輸模式設 定寫入SDIO_DCTRL 暫存器，並且設置 SDIO_DCTRL 暫存器的致能 DTEN 位元後，資料通道狀態機將根據傳輸的方向(發送或接收)進入 Wait_S 或 Wait_R 狀態。

發送時DPSM 進入 Wait_S 狀態，如果發送 FIFO 中有資料，則 DPSM 進入發送狀態(Send)，同時資料通道開始向多媒體卡發送資料。

接收時DPSM 進入 Wait_R 狀態並等待開始位元，當收到開始位元後，

DPSM 進入接收狀態(Reveive)，同時資料通道開始從多媒體卡接收資料。

圖2-41 為資料通道狀態機(DPSM)的設定副程式，先將 Time Out 設定 值寫入 SDIO_DTIMER 暫存器，資料長度寫入 SDIO_DLEN 暫存器，再將 區塊大小、傳輸方向、傳輸模式寫入SDIO_DCTRL 暫存器，最後設定 DPSM

SDIO->DTIMER = SDIO_DataInitStruct->SDIO_DataTimeOut; // 設定 TimeOut value SDIO->DLEN = SDIO_DataInitStruct->SDIO_DataLength; // 設定DataLength value

tmpreg = SDIO->DCTRL; // 讀取 SDIO_DCTRL 值到 tmpreg tmpreg &= DCTRL_CLEAR_MASK; // 清除 SDIO_DCTRL 設定位元 tmpreg |= (u32)SDIO_DataInitStruct->SDIO_DataBlockSize // 設定DBCKSIZE 位元 | SDIO_DataInitStruct->SDIO_TransferDir // 設定DTDIR 位元

STM32 微控器的 SDIO 模組設定

在使用 SDIO 介面之前，需要對 SDIO 模組進行初始設定與啟動，

圖 2-42 為啟動 SDIO 模組的的 SDIO_Init( )設定流程，首先清除時鐘控制 暫存器，接著設定時鐘頻率(f = SDICLK/[CLKDIV+2])，再設定是否進入省 電模式，最後將設定好的參數填入SDIO_CLKCR 暫存器內就完成設定。

程式名稱：SDIO_Init ( )

功能敘述：STM32 微控器的 SDIO 模組設定

輸 入：SDIO_InitTypeDef* SDIO_InitStruct 輸 出：無

void SDIO_Init(SDIO_InitTypeDef* SDIO_InitStruct) {

u32 tmpreg = 0;

/* Clear CLKDIV, PWRSAV, BYPASS, WIDBUS, NEGEDGE, HWFC_EN bits */

tmpreg &= CLKCR_CLEAR_MASK; // 清除設定資料 /* Set CLKDIV bits according to SDIO_ClockDiv value *

/* Set PWRSAV bit according to SDIO_ClockPowerSave value */

/* Set BYPASS bit according to SDIO_ClockBypass value */

/* Set WIDBUS bits according to SDIO_BusWide value */

/* Set NEGEDGE bits according to SDIO_ClockEdge value */

/* Set HWFC_EN bits according to SDIO_HardwareFlowControl value */

tmpreg |= (SDIO_InitStruct->SDIO_ClockDiv

| SDIO_InitStruct->SDIO_ClockPowerSave // 設定省電模式 | SDIO_InitStruct->SDIO_ClockBypass // 設定頻率來源 | SDIO_InitStruct->SDIO_BusWide // 設定資料匯流排

| SDIO_InitStruct->SDIO_ClockEdge // 設定頻率與資料對齊方式 | DIO_InitStruct->SDIO_HardwareFlowControl); // 設定硬體流程控制

/* Write to SDIO CLKCR */

SDIO->CLKCR = tmpreg; // 寫入控制暫存器 }

圖 2-42 SDIO 模式設定副程式

SDIO 暫存器介紹 數；SDIO_DCTRL 暫存器用來控制資料狀態機 DPSM；SDIO_STA 暫存器 用來顯示SDIO 模組的工作狀態

表 2-9 SDIO 時鐘控制暫存器 [1]

31:15 14 13 12 11 10 9 7:0

Res HWFC_EN NEGEDGE WIDBUS BYPAS PWRSAV CLKEN CLKDIV

Res R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W

HWFC_EN：硬體流控制致能 0：關閉硬體流控制

1：致能硬體流控制

NEGEDGE：SDIO_CK 相位選擇位元

0：在主時鐘 SDIOCLK 的上升沿產生 SDIO_CK 1：在主時鐘 SDIOCLK 的下降沿產生 SDIO_CK WIDBUS：寬匯流排模式致能位元

表 2-10 SDIO 資料控制暫存器 [1]

31:15 14 13 12 11 10 9 8 7:6 5:0

Res SDIOEN PWMOD RWSTOP RWSTART DBLOCKSIZE DMAEN DTMODE DTDIR DTEN

R R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W

Res ATACMD nIEN ENCMD SDIOSuspend CPSMEN WAITPEND WAITINT WAITRESP CMDINDEX

R R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W

表 2-12 SDIO 參數暫存器 [1]

31:0 CMDARG

R/W

CMDARG[31:0] CMDARG：命令參數是發送到卡中的命令的一部分，如果一個命令包含一個參數，必須在寫命令 到命令暫存器之前載入這個暫存器

表 2-13 SDIO 狀態暫存器 [1]

31:24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13

Res

CEATACEN SDIOIT RXDAVL TXDAVL RXFIFOE TXFIFOE RXFIFOF TXFIFOF RXFIFOHF TXFIFOHE RXACT

Res R R R R R R R R R R R

12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

TXACT CMDACT DBCKEND STBITERR DATAEND CMDSENT CMDREND RXOVERR TXUNDERR DTMEOUT CTIMEOUT DCRCFAIL CCRCFAIL

R R R R R R R R R R R R R

CEATAEND：在 CMD61 接收到 CE-ATA 命令完成信號 CMDACT：正在傳輸命令

SDIOIT：收到 SDIO 中斷。 DBCKEND：已發送/接收資料塊(CRC 檢測成功) RXDVAL：在接收 FIFO 中的資料可用 STBITERR：在寬匯流排模式，沒有在所有資料信號上檢

測到起始位元

TXDVAL：在發送 FIFO 中的資料可用 DATAEND：資料結束(資料計數器，SDIO_DCOUNT = 0) RXFIFOE：接收 FIFO 空 CMDSENT：命令已發送(不需要回應)

TXFIFOE：發送 FIFO 空 CMDREND：已接收到回應(CRC 檢測成功) RXFIFOF：接收 FIFO 滿 RXOVERR：接收 FIFO 上溢錯誤

TXFIFOF：發送 FIFO 滿 TXUNDERR：發送 FIFO 下溢錯誤 RXFIFOHF：接收 FIFO 半滿：FIFO 中至少還有 8 個字 DTIMEOUT：數據超時

TXFIFOHE：發送 FIFO 半空：FIFO 中至少還可以寫入 8 個字

CTIMEOUT：命令回應超時 ,命令逾時時間是一個固定的 值，為64 個 SDIO_CK 時鐘週期

RXACT：正在接收資料 DCRCFAIL：已發送/接收資料塊(CRC 檢測失敗) TXACT：正在發送資料 CCRCFAIL：已收到命令響應(CRC 檢測失敗)