S3C2416裸机开发系列十六
sd卡驱动实现
象棋小子 1048272975
SD卡(Secure Digital Memory Card)具有体积小、容量大、传输数据快、可插拔、安全性好等长处。被广泛应用于便携式设备上。比如作为数码相机的存储卡，作为手机、平板多媒体扩展卡用的TF卡(micro sd)。笔者此处就s3c2416 sd卡驱动的实现作一个简单的介绍。
1. sd卡概述
sd卡技术是在MMC卡的基础上发展起来的，其尺寸与MMC卡一样，仅仅是比MMC卡厚了0.7mm，因此sd设备能够识别并存取MMC卡。sd卡接口除了保留MMC卡的7针外，还在两边加了2针，作为数据线，目的是通过把传输方式由串行变成并行。以提高传输速率。
此时的规范为sd1.0版本号。最高容量仅仅能到4GB。为了跟进产品的更新换代。sd联合协会在06年公布了容量更大、存储更快的下一代sd卡规范sd2.0。该规范又一次定义了sd卡的速度等级。分为三档：Class 2、4、6，分别相应写入速度2MB/s、4MB/s、6MB/s。
依据卡容量又分为标准卡(小于2GB)和高容量卡(2GB~32GB)，眼下市面上应用的sd卡绝大部分都是sd2.0版本号的卡。为了让储存卡更加迷你。通过sd卡规范标准。又衍生了MiniSD卡和Micro
SD卡。这些卡均比标准sd卡尺寸小，通过sd转接卡能够当作一般的sd卡使用。尤其是Micro SD卡，能够算是最小的存储卡了，超小的体积能够极大的节省消费电子产品内部设计的空间。基本眼下的android手机均是选用Micro SD卡作为多媒体扩展储存卡。
随着科技的进步，sd2.0规范sd卡也渐渐无法满足应用的需求。在10年sd联合协会又公布了新的sd3.0规范。该规范定义了sdxc和uhs，并添加了Class10。容量范围为32GB~2TB。在sdxc卡仍需进一步坐等其价格下降的情况下。sd4.0规范已经開始在紧张的制订中，这已超出本文的讨论范围内了。
2. sd卡驱动编写
sd卡共支持三种传输模式：spi模式、1位sd模式、4位sd模式。
全部的sd卡都必须支持较老的spi/mmc模式。这个模式支持慢速的四线spi接口，使非常多微控制器都能够通过spi或模拟spi接口来读写sd卡。
因为s3c2416具有sd总线控制器。而且兼容sd2.0的sd卡，因此此处仅仅分析4位sd模式、sd2.0及sd1.0版本号的sd卡驱动实现。sd2.0以上版本号sd卡、MMC卡、spi方式读写sd卡在本文不适用。
sd卡驱动的编写必须參考sd2.0规范。此处仅仅依据sd2.0规范解说几个重要的过程或概念。这些过程详细的实现请參考sd驱动模块中对应的函数实现。
2.1. sd卡初始化及识别过程
sd卡上电后，将进入idle状态。此时的sd卡为1位sd模式。
通过拉低CS线将可使sd进入spi模式(不再讨论范围内)。在sd模式下卡的初始化及识别过程见图2.1.1。其过程例如以下：
1) 发送CMD0软件复位全部的卡到idle状态。
2) 发送CMD8来检查卡是否支持主机电压(2.7v~3.3v)，这个命令在sd2.0以上才被定义，若没有收到回复信号。则可能为sd1.0或MMC卡，若接收到卡回复信号，说明为sd2.0版本号卡，跳转到步骤5
3) CMD8没有收到回复信号，可进一步发送ACMD41(CMD55+CMD41)，參数HCS位为0(非高容量卡)，假设没有回复信号，说明是MMC卡或其他不能识别的卡。可进一步发送CMD1确定是否MMC卡(此处不再分析)
4) ACMD41能收到回复。而且从回复中确定sd卡己准备好。就可以确定这是sd1.x版本号的卡，若回复中表明sd卡未准备好，则需反复发送ACMD41等待卡准备好，可通过超时(卡一直busy)推断卡不支持主机电压。此时表明卡不可用。推断出sd1.x的卡后，跳转到步骤9
5) CMD8有回复说明为sd2.0以上的卡。从回复中确定卡能否在该电压下工作，不能则觉得卡不可用。
6) 回复中确定卡能在2.7v~3.3v电压工作后，进一步发送ACMD41(CMD55+CMD41)。參数HCS位为1表明主机支持高容量的卡
7) 检查ACMD41卡回复中忙标志。若卡处于忙状态。则反复发送ACDM41，直到卡准备好，可通过超时(卡一直忙状态)可觉得该卡不可用。
8) ACMD41回复准备好后，再检查回复中的CCS位，该位为1说明是sd2.0高容量sdhc卡，若为0。则说明为sd2.0标准容量卡。
9) 在识别出sd1.x、sd2.0标准卡或sd2.0高容量卡后，此时卡进入ready态。
进一步通过CMD2请求卡发送其CID(Card Identification)，此时卡进入Identification态。
10) 卡在Identification态后，发送CMD3请求卡公布一个16位新的相对地址(RCA)，以后主机与卡之间的点对点通信均会以这个RCA地址来进行，此时卡进入Stand-by态。
11) 至此，卡的初始化及识别过程结束，此时卡进入传输数据模式(data transfer mode)
图2.1.1. sd卡初始化及识别流程
2.2. 传输数据模式
sd卡主控制器是一个很典型的状态机。每一个状态仅仅会响应该个状态下的特定命令，不要尝试在某个状态下发送这个状态不支持的命令，sd卡不会对该命令进行响应。命令仅仅会超时。应该通过特定的触发条件转变状态或等待状态迁移完毕后。再发送相应状态的命令。如图2.2.1，要想写一个块的数据到sd卡，在stand-by态的情况下，必须通过CMD7选择卡，让卡进入transfer态，然后再发送CMD24单块写命令，再发送一块的数据，此时卡进入Programming态，这时假设又紧接发送CMD24进行单块写将不会成功，必须等待sd卡编程完，从Programming态返回到transfer态才干再次接收下一个块写命令。相同，在transfer态想通过CMD9来获得Card-Specific
Data(CSD)。必须通过CMD7取消选择卡。此时卡进入stand-by态后，就可以通过CMD9来获得卡信息。
图2.2.1. sd卡传输数据模式
2.3. 主机控制器详细对卡的初始化
不论什么cpu的sd卡主机控制器都能够依据sd2.0规范给出的卡初始化及识别流程进行卡的初始化，对于详细的cpu，须要进行一些与控制器相关的设置，主要有下面几点，详细的实现可參考Hsmmc_Init()这个初始化函数。
1) 设置功能引脚。把对应引脚配置成sd接口用引脚
2) 设置sd卡时钟在100k~400k，sd卡在识别阶段必须用慢速时钟进行訪问
3) 依照规范给出的卡初始化流程对卡进行发送对应的命令并处理回复。成功后卡进入stand-by态
4) 通过发送CMD7选择卡，使卡进入transfer态，由于卡的大部分操作如读、写、擦除等均是在这个状态下来进行的。此时卡已全然准备好接收读写命令了。
5) 设置sd卡的时钟到一个较高值。sd卡默认支持最高25M时钟，能够设置成快速模式。最高支持50M，频率越高，传输数据速率越快
6) 通过ACMD6(CMD55+CMD6)来设置sd模式的位宽为4，sd卡初始化后默认是1线宽，很多其它的数据线将有更大的带宽。传输数据速率最高12.5MB/s(25M、4线)或25MB/s(50M、4线)。
7) 发送CMD16设置块长度。对于标准卡，可通过CMD16来设置块命令(如块读、块写)所操作块的长度(以字节数计)，可实现字节的读写。但对于高容量卡这个命令将被忽略。高容量卡一个块的长度均是固定512字节的。
通常通过CMD16设置块长度为512字节。至此卡初始化完毕。
2.4. 主机命令的发送
sd规范对命令包格式、回复包、数据的传输方式等均作了详细的要求。尽管sd卡主机控制器能够帮我们对命令进行打包，对回复进行解包，产生CRC，并在sd总线上输出对应的时序。我们仍须要告诉sd卡主机控制器需发送的命令、这个命令的參数、这个命令发送后是否须要使用data线， sd卡的回复类型。详细到s3c2416的sd卡主机控制器。这些设置通过CMDREG寄存器来实现。
主要有下面几点。详细的实现可參考Hsmmc_IssueCommand()这个命令发送函数。
1) 命令发送时，需检查命令线是否已被使用，若是，则等待正在发送的命令发送完才干发送这个命令
2) 假设命令回复会带忙信号(如R1b回复)，则需检查数据线是否已被使用，若是，则等待数据线空暇。带忙回复命令发送后。sd卡会拉低DAT[0]线表明sd卡正忙，数据线不可用。
3) 把命令參数写入ARGUMENT这个寄存器中
4) 在CMDREG中设置命令值[13:8]
5) 设置是否需使用data线，如块读、块写等命令发送后，会紧接着在data线上数据传输。其他不需数据传输的命令不要设置使用data线CMDREG[5]
6) 设置sd卡的回复类型，绝大部分命令在sd卡正确响应后，都会对主机进行回复(R1-R7。R1b)。每一个命令相应的回复类型请參考sd卡规范。
回复类型长度可能为136或48，回复中是否包括CRC或命令值的反馈，假设包括，则告诉主控制器检查回复中相应的CRC或命令值反馈是否正确，以确定传输正确。CMDREG设置好后。主控制器就会发送命令并接收设定长度的回复并依据设定检查CRC、命令值反馈是否正确(若回复中包括CRC或命令值反馈的话)
7) 等待命令完毕。检查中断状态位NORINTSTS[15]以确定命令是否有错误，若没有错误而且检測到NORINTSTS[0]命令完毕位为1，则说明命令发送成功。其他情况说明命令未能成功发送。
2.5. 主机对sd卡的读写
通常对于一个sd卡驱动模块，至少实现卡初始化、块读、块写这三个接口函数。
块读、块写必须在卡初始化完毕后，在transfer态下才有效。通常有下面几点须要注意。详细可參考Hsmmc_ReadBlock()和Hsmmc_WriteBlock()这两个函数的实现。
1) 通过发送CMD13获得眼下卡的状态，块读、块写时必须在transfer态，不然需等待状态转换的完毕
2) 设置特定主机控制器的传输方式。比如s3c2416可支持DMA数据传输，通过FIFO数据传输。笔者採用DMA数据传输，则需设置DMA传输内存的首地址，传输的块数等寄存器，在开了cache的情况下，DMA传输时必须注意cache与主存数据一致性的问题。
3) 注意块写的地址。对于标准卡(小于2GB)，其块地址应为字节地址(最大寻址4GB)。但对于高容量SDHC卡，其块地址为512字节为单位。
4) 推断读写的块数，对于读写1块，则需发送命令CMD17(单块读)或CMD24(单块写)，若多块读写则应发送命令CMD18(多块读)或CMD25(多块写)。通常上层的应用不应把数据块拆分成多个单块进行读写，这样总的读写性能会非常差，应该一次性进行多个数据块的读写。
5) 等待读写传输数据完毕，检查中断状态位NORINTSTS[15]以确定传输是否有错误。若没有错误而且检測到NORINTSTS[1]传输完毕位为1，则说明传输数据成功。
其他情况说明传输数据出错。
2.6. 驱动模块的其他接口
一个完好的sd卡驱动模块还应提供一些与文件系统相关的接口实现，如从卡CSD中获取容量等信息函数Hsmmc_Get_CSD()。块擦除函数Hsmmc_EraseBlock()等。
具体的实现能够參考以下完整的驱动源代码。为调试sd卡驱动。需用串口进行打印跟踪sd卡的状态及相关的寄存器值。串口打印调试的驱动在前面章节有具体的介绍。
Sd卡驱动模块实现Hsmmc.c例如以下：
#include "s3c2416.h"
#include "Hsmmc.h"
#include "UART0.h"
#define DEBUG_HSMMC
#ifdef DEBUG_HSMMC
#define Debug(x...) Uart0_Printf(x)
#else
#define Debug(x...)
#endif
static unsigned char CardType; // 卡类型
static unsigned int RCA; // 卡相对地址
static unsigned char Hsmmc_Buffer[16*1024]
__attribute__((__aligned__(4),section(".no_cache")));
static void Delay_us(unsigned int nCount)
{
//延时1us,共延时nCount us
__asm__ __volatile__ (
"000:\n"
"ldr r1, =100\n" // Arm clock为400M
"111:\n"
"subs r1, r1,#1\n" // 一个Arm clock
"bne 111b\n" // 跳转会清流水线，3个Arm clock
"subs %0, %1,#1\n" // 调用者确保nCount不为0
"bne 000b\n"
:"=r"(nCount) // nCount寄存器的值会自减改变
:"0"(nCount) // 使用与输出对象同样的寄存器
: "r1"// 暂时使用了r1寄存器
);
}
static void Hsmmc_ClockOn(unsigned char On)
{
if (On) {
rHM1_CLKCON |=(1<<2); // sd时钟使能
while(!(rHM1_CLKCON & (1<<3))) {
// 等待SD输出时钟稳定
}
} else {
rHM1_CLKCON &=~(1<<2); // sd时钟禁止
}
}
static void Hsmmc_SetClock(unsigned int Div)
{
Hsmmc_ClockOn(0); // 关闭时钟
// 选择SCLK_HSMMC:EPLLout
rCLKSRC &=~(1<<17); // HSMMC1 EPLL(96M)
rHM1_CONTROL2 =0xc0000120; // SCLK_HSMMC
rHM1_CONTROL3 =(0<<31) | (0<<23) | (0<<15) | (0<<7);
// SDCLK频率值并使能内部时钟
rHM1_CLKCON &=~(0xff<<8);
rHM1_CLKCON |=(Div<<8) | (1<<0);
while (!(rHM1_CLKCON& (1<<1))) {
// 等待内部时钟振荡稳定
}
Hsmmc_ClockOn(1); // 全能时钟
}
static int Hsmmc_WaitForCommandDone()
{
unsigned int i;
int ErrorState;
// 等待命令发送完毕
for (i=0;i<20000000; i++) {
if (rHM1_NORINTSTS& (1<<15)) { // 出现错误
break;
}
if (rHM1_NORINTSTS& (1<<0)) {
do {
rHM1_NORINTSTS= (1<<0); // 清除命令完毕位
} while(rHM1_NORINTSTS & (1<<0));
return 0; // 命令发送成功
}
}
ErrorState =rHM1_ERRINTSTS & 0x1ff; // 可能通信错误,CRC检验错误,超时等
rHM1_NORINTSTS =rHM1_NORINTSTS; // 清除中断标志
rHM1_ERRINTSTS =rHM1_ERRINTSTS; // 清除错误中断标志
do {
rHM1_NORINTSTS =(1<<0); // 清除命令完毕位
} while(rHM1_NORINTSTS & (1<<0));
Debug("Commanderror, rHM1_ERRINTSTS = 0x%x ", ErrorState);
return ErrorState; // 命令发送出错
}
static int Hsmmc_WaitForTransferDone()
{
int ErrorState;
unsigned int i;
// 等待传输数据完毕
for (i=0;i<20000000; i++) {
if (rHM1_NORINTSTS& (1<<15)) { // 出现错误
break;
}
if (rHM1_NORINTSTS& (1<<1)) { // 传输数据完
do {
rHM1_NORINTSTS|= (1<<1); // 清除传输完毕位
} while(rHM1_NORINTSTS & (1<<1));
rHM1_NORINTSTS= (1<<3); // 清除DMA中断标志
return 0;
}
Delay_us(1);
}
ErrorState =rHM1_ERRINTSTS & 0x1ff; // 可能通信错误,CRC检验错误,超时等
rHM1_NORINTSTS =rHM1_NORINTSTS; // 清除中断标志
rHM1_ERRINTSTS =rHM1_ERRINTSTS; // 清除错误中断标志
Debug("Transfererror, rHM1_ERRINTSTS = 0x%04x\n\r", ErrorState);
do {
rHM1_NORINTSTS =(1<<1); // 出错后清除数据完毕位
} while(rHM1_NORINTSTS & (1<<1));
return ErrorState; // 传输数据出错
}
static int Hsmmc_IssueCommand(unsigned char Cmd, unsigned intArg, unsigned char Data, unsigned char Response)
{
unsigned int i;
unsigned int Value;
unsigned intErrorState;
// 检查CMD线是否准备好发送命令
for (i=0;i<1000000; i++) {
if (!(rHM1_PRNSTS& (1<<0))) {
break;
}
}
if (i == 1000000) {
Debug("CMDline time out, rHM1_PRNSTS: %04x\n\r", rHM1_PRNSTS);
return -1; // 命令超时
}
// 检查DAT线是否准备好
if (Response ==Response_R1b) { // R1b回复通过DAT0反馈忙信号
for (i=0;i<1000000; i++) {
if(!(rHM1_PRNSTS & (1<<1))) {
break;
}
}
if (i == 1000000){
Debug("Dataline time out, rHM1_PRNSTS: %04x\n\r", rHM1_PRNSTS);
return -2;
}
}
rHM1_ARGUMENT = Arg;// 写入命令參数
Value = (Cmd <<8); // command index
// CMD12可终止传输
if (Cmd == 0x12) {
Value |= (0x3<< 6); // command type
}
if (Data) {
Value |= (1<< 5); // 需使用DAT线作为传输等
}
switch (Response) {
case Response_NONE:
Value |=(0<<4) | (0<<3) | 0x0; // 没有回复,不检查命令及CRC
break;
case Response_R1:
case Response_R5:
case Response_R6:
case Response_R7:
Value |=(1<<4) | (1<<3) | 0x2; // 检查回复中的命令,CRC
break;
case Response_R2:
Value |=(0<<4) | (1<<3) | 0x1; // 回复长度为136位,包括CRC
break;
case Response_R3:
case Response_R4:
Value |=(0<<4) | (0<<3) | 0x2; // 回复长度48位,不包括命令及CRC
break;
case Response_R1b:
Value |=(1<<4) | (1<<3) | 0x3; // 回复带忙信号,会占用Data[0]线
break;
default:
break;
}
rHM1_CMDREG = Value;
ErrorState =Hsmmc_WaitForCommandDone();
if (ErrorState) {
Debug("Command= %d\r\n", Cmd);
}
return ErrorState; // 命令发送出错
}
// 512位的sd卡扩展状态位
int Hsmmc_GetSdState(unsigned char *pState)
{
int ErrorState;
unsigned int i;
if (CardType == SD_HC|| CardType == SD_V2 || CardType == SD_V1) {
if(Hsmmc_GetCardState() != 4) { // 必需在transfer status
return -1; // 卡状态错误
}
Hsmmc_IssueCommand(CMD55,RCA<<16, 0, Response_R1);
rHM1_SYSAD =(unsigned int)Hsmmc_Buffer; // 缓存地址
rHM1_BLKSIZE =(7<<12) | (64<<0); // 最大DMA缓存大小,block为512位64字节
rHM1_BLKCNT = 1;// 写入这次读1block的sd状态数据
rHM1_ARGUMENT = 0;// 写入命令參数
// DMA传输使能,读单块
rHM1_TRNMOD =(0<<5) | (1<<4) | (0<<2) | (1<<1) | (1<<0);
// 设置命令寄存器,读状态命令CMD13,R1回复
rHM1_CMDREG =(CMD13<<8)|(1<<5)|(1<<4)|(1<<3)|0x2;
ErrorState =Hsmmc_WaitForCommandDone();
if (ErrorState) {
Debug("CMD13error\r\n");
returnErrorState;
}
ErrorState =Hsmmc_WaitForTransferDone();
if (ErrorState) {
Debug("Getsd status error\r\n");
returnErrorState;
}
for (i=0; i<64;i++) {
*pState++ =Hsmmc_Buffer[i];
}
return 0;
}
return -1; // 非sd卡
}
int Hsmmc_Get_CSD(unsigned char *pCSD)
{
unsigned int i;
unsigned intResponse[4];
int State = 1;
if (CardType != SD_HC&& CardType != SD_V1 && CardType != SD_V2) {
return State; // 未识别的卡
}
// 取消卡选择,不论什么卡均不回复,已选择的卡通过RCA=0取消选择,
// 卡回到stand-by状态
Hsmmc_IssueCommand(CMD7,0, 0, Response_NONE);
for (i=0; i<1000;i++) {
if(Hsmmc_GetCardState() == 3) { // CMD9命令需在standy-by status
Debug("GetCSD: Enter to the Stand-by State\n\r");
break; // 状态正确
}
Delay_us(100);
}
if (i == 1000) {
return State; // 状态错误
}
// 请求已标记卡发送卡特定数据(CSD),获得卡信息
if(!Hsmmc_IssueCommand(CMD9, RCA<<16, 0, Response_R2)) {
pCSD++; // 路过第一字节,CSD中[127:8]位对位寄存器中的[119:0]
Response[0] =rHM1_RSPREG0;
Response[1] =rHM1_RSPREG1;
Response[2] =rHM1_RSPREG2;
Response[3] =rHM1_RSPREG3;
Debug("CSD:");
for (i=0; i<15;i++) { // 拷贝回复寄存器中的[119:0]到pCSD中
*pCSD++ =((unsigned char *)Response)[i];
Debug("%02x",*(pCSD-1));
}
State = 0; // CSD获取成功
}
Hsmmc_IssueCommand(CMD7,RCA<<16, 0, Response_R1); // 选择卡,卡回到transfer状态
return State;
}
// R1回复中包括了32位的card state,卡识别后,可在任一状态通过CMD13获得卡状态
int Hsmmc_GetCardState(void)
{
if(Hsmmc_IssueCommand(CMD13, RCA<<16, 0, Response_R1)) {
return -1; // 卡出错
} else {
return((rHM1_RSPREG0>>9) & 0xf); // 返回R1回复中的[12:9]卡状态
}
}
static int Hsmmc_SetBusWidth(unsigned char Width)
{
int State;
if ((Width != 1) ||(Width != 4)) {
return -1;
}
State = -1; // 设置初始为未成功
rHM1_NORINTSTSEN&= ~(1<<8); // 关闭卡中断
Hsmmc_IssueCommand(CMD55,RCA<<16, 0, Response_R1);
if (Width == 1) {
if(!Hsmmc_IssueCommand(CMD6, 0, 0, Response_R1)) { // 1位宽
rHM_HOSTCTL&= ~(1<<1);
State = 0; // 命令成功
}
} else {
if(!Hsmmc_IssueCommand(CMD6, 2, 0, Response_R1)) { // 4位宽
rHM_HOSTCTL |=(1<<1);
State = 0; // 命令成功
}
}
rHM1_NORINTSTSEN |=(1<<8); // 打开卡中断
return State; // 返回0为成功
}
int Hsmmc_EraseBlock(unsigned int StartBlock, unsigned intEndBlock)
{
unsigned int i;
if (CardType == SD_V1|| CardType == SD_V2) {
StartBlock<<= 9; // 标准卡为字节地址
EndBlock <<=9;
} else if (CardType !=SD_HC) {
return -1; // 未识别的卡
}
Hsmmc_IssueCommand(CMD32,StartBlock, 0, Response_R1);
Hsmmc_IssueCommand(CMD33,EndBlock, 0, Response_R1);
if(!Hsmmc_IssueCommand(CMD38, 0, 0, Response_R1b)) {
for (i=0;i<10000; i++) {
if (Hsmmc_GetCardState()== 4) { // 擦除完毕后返回到transfer状态
Debug("erasingcomplete!\n\r");
return 0;// 擦除成功
}
Delay_us(1000);
}
}
Debug("Eraseblock failed\n\r");
return 1; // 擦除失败
}
int Hsmmc_ReadBlock(unsigned char *pBuffer, unsigned intBlockAddr, unsigned int BlockNumber)
{
unsigned int Address =0;
unsigned intReadBlock;
unsigned int i;
int ErrorState;
if (pBuffer == 0 ||BlockNumber == 0) {
return -1;
}
// 均不中断使能,产生对应的中断信号
rHM1_NORINTSIGEN&= ~0xffff; // 清除全部中断使能
rHM1_NORINTSIGEN |=(1<<1); // 命令完毕中断使能
while (BlockNumber> 0) {
for (i=0;i<1000; i++) {
if(Hsmmc_GetCardState() == 4) { // 读写数据需在transfer status
break; // 状态正确
}
Delay_us(100);
}
if (i == 1000) {
return -2; // 状态错误
}
if (BlockNumber<= sizeof(Hsmmc_Buffer)/512) {
ReadBlock =BlockNumber; // 读取的块数小于缓存32 Block(16k)
BlockNumber =0; // 剩余读取块数为0
} else {
// 读取的块数大于32 Block,分多次读
ReadBlock =sizeof(Hsmmc_Buffer)/512;
BlockNumber -=ReadBlock;
}
// 依据sd主机控制器标准,按顺序写入主机控制器对应的寄存器
// 缓存地址,内存区域为关闭cache,作DMA传输
rHM1_SYSAD =(unsigned int)Hsmmc_Buffer;
rHM1_BLKSIZE =(7<<12) | (512<<0); // 最大DMA缓存大小,block为512字节
rHM1_BLKCNT =ReadBlock; // 写入这次读block数目
if (CardType ==SD_HC) {
Address =BlockAddr; // SDHC卡写入地址为block地址
} else if(CardType == SD_V1 || CardType == SD_V2) {
Address =BlockAddr << 9; // 标准卡写入地址为字节地址
}
BlockAddr +=ReadBlock; // 下一次读块的地址
rHM1_ARGUMENT =Address; // 写入命令參数
if (ReadBlock ==1) {
// 设置传输模式,DMA传输使能,读单块
rHM1_TRNMOD =(0<<5) | (1<<4) | (0<<2) | (1<<1) | (1<<0);
// 设置命令寄存器,单块读CMD17,R1回复
rHM1_CMDREG =(CMD17<<8)|(1<<5)|(1<<4)|(1<<3)|0x2;
} else {
// 设置传输模式,DMA传输使能,读多块
rHM1_TRNMOD =(1<<5) | (1<<4) | (1<<2) | (1<<1) | (1<<0);
// 设置命令寄存器,多块读CMD18,R1回复
rHM1_CMDREG =(CMD18<<8)|(1<<5)|(1<<4)|(1<<3)|0x2;
}
ErrorState =Hsmmc_WaitForCommandDone();
if (ErrorState) {
Debug("ReadCommand error\r\n");
returnErrorState;
}
ErrorState =Hsmmc_WaitForTransferDone();
if (ErrorState) {
Debug("Readblock error\r\n");
returnErrorState;
}
// 传输数据成功,拷贝DMA缓存的数据到指定内存
for (i=0;i<ReadBlock*512; i++) {
*pBuffer++ =Hsmmc_Buffer[i];
}
}
return 0; // 全部块读完
}
int Hsmmc_WriteBlock(unsigned char *pBuffer, unsigned intBlockAddr, unsigned int BlockNumber)
{
unsigned int Address =0;
unsigned intWriteBlock;
unsigned int i;
int ErrorState;
if (pBuffer == 0 ||BlockNumber == 0) {
return -1; // 參数错误
}
rHM1_NORINTSIGEN&= ~0xffff; // 清除全部中断使能
// 传输数据完毕中断使能
rHM1_NORINTSIGEN |=(1<<0);
while (BlockNumber> 0) {
for (i=0;i<1000; i++) {
if(Hsmmc_GetCardState() == 4) { // 读写数据需在transfer status
break; // 状态正确
}
Delay_us(100);
}
if (i == 1000) {
return -2; // 状态错误或Programming超时
}
if (BlockNumber<= sizeof(Hsmmc_Buffer)/512) {
WriteBlock =BlockNumber;// 写入的块数小于缓存32 Block(16k)
BlockNumber =0; // 剩余写入块数为0
} else {
// 写入的块数大于32 Block,分多次写
WriteBlock =sizeof(Hsmmc_Buffer)/512;
BlockNumber -=WriteBlock;
}
if (WriteBlock> 1) { // 多块写,发送ACMD23先设置预擦除块数
Hsmmc_IssueCommand(CMD55,RCA<<16, 0, Response_R1);
Hsmmc_IssueCommand(CMD23,WriteBlock, 0, Response_R1);
}
for (i=0;i<WriteBlock*512; i++) {
Hsmmc_Buffer[i]= *pBuffer++; // 待写数据从指定内存区复制到缓存区
}
// 依据sd主机控制器标准,按顺序写入主机控制器对应的寄存器
// 缓存地址,内存区域为关闭cache,作DMA传输
rHM1_SYSAD =(unsigned int)Hsmmc_Buffer;
rHM1_BLKSIZE =(7<<12) | (512<<0); // 最大DMA缓存大小,block为512字节
rHM1_BLKCNT =WriteBlock; // 写入block数目
if (CardType ==SD_HC) {
Address =BlockAddr; // SDHC卡写入地址为block地址
} else if(CardType == SD_V1 || CardType == SD_V2) {
Address =BlockAddr << 9; // 标准卡写入地址为字节地址
}
BlockAddr +=WriteBlock; // 下一次写地址
rHM1_ARGUMENT =Address; // 写入命令參数
if (WriteBlock ==1) {
// 设置传输模式,DMA传输写单块
rHM1_TRNMOD =(0<<5) | (0<<4) | (0<<2) | (1<<1) | (1<<0);
// 设置命令寄存器,单块写CMD24,R1回复
rHM1_CMDREG =(CMD24<<8)|(1<<5)|(1<<4)|(1<<3)|0x2;
} else {
// 设置传输模式,DMA传输写多块
rHM1_TRNMOD =(1<<5) | (0<<4) | (1<<2) | (1<<1) | (1<<0);
// 设置命令寄存器,多块写CMD25,R1回复
rHM1_CMDREG =(CMD25<<8)|(1<<5)|(1<<4)|(1<<3)|0x2;
}
ErrorState =Hsmmc_WaitForCommandDone();
if (ErrorState) {
Debug("WriteCommand error\r\n");
returnErrorState;
}
ErrorState =Hsmmc_WaitForTransferDone();
if (ErrorState) {
Debug("Writeblock error\r\n");
returnErrorState;
}
}
return 0; // 写全然部数据
}
int Hsmmc_Init()
{
unsigned int i;
unsigned int OCR;
// 设置HSMMC1的接口引脚配置
rGPLCON &=~((0xffff<<0) | (0xf<<16));
rGPLCON |=(0xaaaa<<0) | (0xa<<16);
rGPLUDP &=~((0xffff<<0) | (0xf<<16)); // 上下拉禁止
rHM1_SWRST = 0x7; // 复位HSMMC
Hsmmc_SetClock(0x80);// SDCLK=96M/256=375K
rHM1_TIMEOUTCON = (0xe<< 0); // 最大超时时间
rHM1_HOSTCTL &=~(1<<2); // 正常速度模式
rHM1_NORINTSTS =rHM1_NORINTSTS; // 清除中断状态标志
rHM1_ERRINTSTS =rHM1_ERRINTSTS; // 清除错误中断状态标志
rHM1_NORINTSTSEN =0x7fff; // [14:0]中断使能
rHM1_ERRINTSTSEN =0x3ff; // [9:0]错误中断使能
Hsmmc_IssueCommand(CMD0,0, 0, Response_NONE); // 复位全部卡到空暇状态
CardType =UnusableCard; // 卡类型初始化不可用
if (Hsmmc_IssueCommand(CMD8,0x1aa, 0, Response_R7)) { // 没回复,MMC/ v1.x/
for (i=0;i<1000; i++) {
Hsmmc_IssueCommand(CMD55,0, 0, Response_R1);
// CMD41有回复说明为sd卡
if(!Hsmmc_IssueCommand(CMD41, 0, 0, Response_R3)) {
OCR =rHM1_RSPREG0; // 获得回复的OCR(操作条件寄存器)值
if(OCR & 0x80000000) { // 卡上电是否完毕上电流程
CardType= SD_V1; // 正确识别出sd v1.x卡
Debug("SDcard version 1.x is detected\n\r");
break;
}
} else {
// MMC卡识别
}
Delay_us(100);
}
} else { // sd v2.0
// 推断卡是否支持2.7~3.3v电压
if(((rHM1_RSPREG0&0xff) == 0xaa) &&(((rHM1_RSPREG0>>8)&0xf) == 0x1)) {
OCR = 0;
for (i=0;i<1000; i++) {
Hsmmc_IssueCommand(CMD55,0, 0, Response_R1);
Hsmmc_IssueCommand(CMD41,OCR, 0, Response_R3); // reday态
OCR =rHM1_RSPREG0;
if (OCR& 0x80000000) { // 卡上电是否完毕上电流程,是否busy
if(OCR & (1<<30)) { // 推断卡为标准卡还是高容量卡
CardType= SD_HC; // 高容量卡
Debug("SDHCcard is detected\n\r");
} else{
CardType= SD_V2; // 标准卡
Debug("SDversion 2.0 standard card is detected\n\r");
}
break;
}
Delay_us(100);
}
}
}
if (CardType == SD_HC|| CardType == SD_V1 || CardType == SD_V2) {
// 请求卡发送CID(卡ID寄存器)号,进入ident
Hsmmc_IssueCommand(CMD2,0, 0, Response_R2);
// 请求卡公布新的RCA(卡相对地址),Stand-by状态
Hsmmc_IssueCommand(CMD3,0, 0, Response_R6);
RCA =(rHM1_RSPREG0 >> 16) & 0xffff; // 从卡回复中得到卡相对地址
// 选择已标记的卡,transfer状态
Hsmmc_IssueCommand(CMD7,RCA<<16, 0, Response_R1);
Debug("Enterto the transfer state\n\r");
Hsmmc_SetClock(0x2);// 设置SDCLK= 96M/4 = 24M
if(!Hsmmc_SetBusWidth(4)) {
Debug("Setbus width error\n\r");
return 1; // 位宽设置出错
}
if(Hsmmc_GetCardState() == 4) { // 此时卡应在transfer态
// 设置块长度为512字节
if(!Hsmmc_IssueCommand(CMD16, 512, 0, Response_R1)) {
rHM1_NORINTSTS= 0xffff; // 清除中断标志
Debug("CardInitialization succeed\n\r");
return 0;// 初始化成功
}
}
}
Debug("CardInitialization failed\n\r");
return 1; // 卡工作异常
}
Sd卡驱动模块头文件Hsmmc.h例如以下:
#ifndef __HSMMC_H__
#define __HSMMC_H__
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
#define CMD0 0
#define CMD1 1
#define CMD2 2
#define CMD3 3
#define CMD6 6
#define CMD7 7
#define CMD8 8
#define CMD9 9
#define CMD13 13
#define CMD16 16
#define CMD17 17
#define CMD18 18
#define CMD23 23
#define CMD24 24
#define CMD25 25
#define CMD32 32
#define CMD33 33
#define CMD38 38
#define CMD41 41
#define CMD55 55
// 卡类型
#define UnusableCard 0
#define SD_V1 1
#define SD_V2 2
#define SD_HC 3
#define MMC 4
#define Response_NONE 0
#define Response_R1 1
#define Response_R2 2
#define Response_R3 3
#define Response_R4 4
#define Response_R5 5
#define Response_R6 6
#define Response_R7 7
#define Response_R1b 8
int Hsmmc_Init(void);
int Hsmmc_GetCardState(void);
int Hsmmc_GetSdState(unsigned char *pState);
int Hsmmc_Get_CSD(unsigned char *pCSD);
int Hsmmc_EraseBlock(unsigned int StartBlock, unsigned int EndBlock);
int Hsmmc_WriteBlock(unsigned char *pBuffer,
unsigned int BlockAddr,unsigned int BlockNumber);
int Hsmmc_ReadBlock(unsigned char *pBuffer,
unsigned int BlockAddr, unsigned intBlockNumber);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif /*__HSMMC_H__*/
3. 附录
Hsmmc.rar，包括sd卡驱动模块实现Hsmmc.c/Hsmmc.h。