STM32之CubeL4（四）—SD/MMC+SDIO+HAL_SDMMC2SDMMC1

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STM32之之CubeL4（四）（四）— SD/MMC + SDIO + HAL

我们进行嵌入式开发时，常会遇到SD卡驱动或者扩展SDIO模块，ST提供的SD卡HAL标准库中常出现SDMMC，为什么SD经常与MMC一块出现，SD与SDIO又有什么关系呢？

一、一、SD/MMC/SDIO概念区分概念区分

MMC(MultiMediaCard)从本质上看，是一种用于固态非易失性存储的内存卡（memory card）规范，定义了诸如卡的形态、尺寸、容量、电气信号、和主机之间的通信协议等方方面

面的内容。

从1997年MMC规范发布至今，基于不同的考量（物理尺寸、电压范围、管脚数量、最大容量、数据位宽、clock频率、安全特性、是否支持SPI mode、是否支持DDR mode、等

等），进化出了MMC、SD、microSD、SDIO、eMMC等不同的规范，如下图所示（图片取自博客：MMC/SD/SDIO介绍）：

SD卡卡(Secure Digital Memory Card)是在MMC的基础上发展而来的，相比MMC增加了两个主要特色：SD卡强调数据的安全，可以设定所储存的使用权限，防止数据被他人复制；

SD卡的传输速度比MMC卡快。在数据传输和物理规范上，SD卡向前兼容了MMC卡，所有支持SD卡的设备也支持MMC卡，这也是我们在SD卡驱动文件中常见到SDMMC的原因。

SDIO(Secure Digital Input Output)是从SD规范演化来的，强调的是接口 I/O功能，不再关注另一端的具体形态（可以是Wi-Fi card、Bluetooth card、GPS card、GSM/GPRS card

、Camera card、Radio/TV card等）。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销支持低速IO能力。因此，SDIO接口兼容SD

卡，或者说SD卡就是其中一种具有安全存储功能的SDIO Card，SDIO Card也可以是兼具多种功能的组合卡Combo Card（比如 I/O + Memory）。

二、二、SDIO Bus简介简介

SDIO/SD协议规范包含三部分：Host Controller、SDIO Bus、SDIO Card，三者的结构框图如下所示：

SDIO总线和USB总线类似，都是采用主从模式通信，其中一端是主机端（Host Controller / Adapter），另一端是设备端（SDIO Card），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。

2.1 SDIO Bus物理层物理层

SDIO Bus的物理信号有 CK、CMD、DATA三类（SDIO适配器时钟SDIOCLK用于驱动SDIO Host，并用于产生SDIO_CK时钟）：

SDIO_CK：Host给Device的时钟信号，SDIO卡时钟频率全速模式可达0-25MHZ（低速模式为0-400KHZ），SD卡或MMC卡的高速版本时钟频率可达上百兆赫兹；

SDIO_CMD：双向的命令、响应信号线，Command由Host发送给Device，Response由Device 返回给Host；

SDIO_D[7:0]：双向的数据传输线，数据位宽允许动态配置为 1-bit（默认）、4-bit、8-bit模式（数据线与命令线通常要保持上拉状态，以保护数据免受总线浮动影响）；

VCC/VDD：按照工作电压的不同，SD卡可分为高电压版（3.3V）和双电压版（1.8V和3.3V）。

SDIO的信号传输模式有SD 4-bit、SD 1-bit、SPI三种（8-bit模式一般用于MMC），以最常见的SD卡9 pin引脚（3根电源线 + 6根信号线）为例，分别工作在这三种模式下的引脚功能

定义如下表所示：

依据 SD 标准，所有的 SD（记忆卡）与 SDIO（外设）都必须支持 SPI mode，因此 SPI mode 是「required」。SDIO新增的低速标准本身就为了减少硬件开支，因此不支持上面的

SD 4-bit模式。

2.2 SDIO Bus协议层协议层

SDIO 总线的通信是基于命令和数据流的，由一个起始位开始，由一个停止位终止。

命令命令(Command)：就是一个标记，用于发起（或结束）一个操作，由主机发送到单个卡(寻址命令)或者所有卡(广播命令)；

响应响应(Response)：也是一个标记，从寻址的卡或者所有卡(同步)发送给主机，作为向先前接收到的命令的回答；

数据数据(Data)：可以从主机到卡，也可以从卡到主机，数据线的个数可以是 1、4、8。

SDIO总线上的基本交互是命令/响应交互，这种总线交互直接在命令或者响应的结构里面传输它们的信息。SDIO的每次操作都是由Host 在CMD线上发起一个命令，对于有的

Command，Device 需要返回 Response，有的则不需要。

SDIO总线上传输的数据可以是数据块（比如SD memory card 这类块设备），也可以是数据流（比如 I/O function card 这类字符设备），数据块需附加CRC（Cyclic Redundancy

Check）位来保证数据准确传输。主机端可以配置单线或者多线传输，数据块可以单块操作或多块操作，数据块写操作使用busy来表示DAT0数据线上的持续写操作，不管使用几线传

输。SDIO总线上命令、响应、数据块、数据流的交互示意图如下：

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