SDIO协议详解：从基础到应用

SDIO协议是基于SD卡标准扩展的一种接口，旨在支持更多种类的外设，如无线网络卡、GPS接收器等。它保留了SD卡的读写功能，并引入了CMD52和CMD53命令，使得设备能够进行更复杂的通信。SDIO协议有高速卡和低速卡两种类型，分别对应不同类型的外设需求。协议提供了1bit和4bit的数据总线模式，以适应不同的传输速度要求，并且完全兼容SD存储卡2.0和SDI/O卡2.0标准。 SDIO的主要特点是其传输模式多样化，包括SPI模式、1bit模式和4bit模式。SPI模式是传统的串行通信模式，而1bit和4bit模式则利用更多的数据线来提高传输速率。在SDIO框图中，SDIO_device部分是核心，与主机系统通过CMD、数据、时钟和中断线进行交互。在SD卡初始化阶段，SDIO_CK时钟需限制在400KHz以下，以确保数据的准确性，之后可以根据需要调整到最高操作频率。 SDIO时钟由两部分组成：SDIO_CK是卡时钟，频率范围在0MHz到25MHz之间，用于CMD和数据的传输；SDIO_CLK是SDIO适配器时钟，通常为72MHz，与AHB总线时钟HCLK同步，用于生成SDIO_CK。AHB总线接口时钟同样为HCLK频率，驱动SDIO的AHB总线接口。 在SDIO命令与响应机制中，命令分为应用相关命令（ACMD）和通用命令（CMD）。发送ACMD之前，必须先发送CMD55作为前导命令。当SD卡接收到CMD，通常会返回一个响应（CMD0除外），这个响应包含了命令执行的状态和可能的数据信息。例如，CMD0用于复位卡，CMD52用于直接写入或读取单个寄存器，CMD53则用于连续读取或写入多个寄存器。这些命令和响应是SDIO协议中进行设备控制和数据交换的基础。 SDIO协议还涉及SDIO寄存器的使用，这些寄存器允许主机系统和SDIO设备之间进行配置和状态查询。此外，协议还定义了一些常用的命令，如CMD2、CMD3用于获取卡的标识信息，CMD7用于选择卡，CMD9获取卡状态，CMD12停止当前的数据传输等。通过这些命令，主机系统可以有效地管理SDIO设备并实现数据的高效传输。 SDIO协议是一种灵活且高性能的接口，它扩展了SD卡的功能，不仅适用于存储，还适用于各种外设连接，提供多种传输模式以适应不同应用场景的需求，并通过精确的时钟管理和丰富的命令集实现了可靠的数据通信。在嵌入式系统设计中，理解并熟练运用SDIO协议对于实现高效、稳定的外设连接至关重要。