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SDIO接口介绍


SDIO 接口介绍
SDIO 卡接口技术 SDIO 卡能够延伸一个装置的功能。目前有许多种 SDIO 卡被开发出来,例如:数字相 机、蓝芽、GPS、WLAN 都有它们各自的 SDIO 卡。SDIO 1.0 标准定义了两种类型的 SDIO 卡: 1.全速的 SDIO 卡,传输率可以超过 100 Mbps; 2.低速的 SDIO 卡, 支援的时脉速率在 0 至 400 KH

z 之间。 SDIO 卡只需要 SPI 和 1-bit 资料宽度的 SD 传输模式,4-bit 模式是一个选项。低速的 SDIO 卡可以用最少的硬体 支援低速的 I/O 装置,这些装置包含:数据机、条码扫描机、GPS 接收机……等。如 果这种记忆卡是一种「组合式(combo) 」的卡片(记忆体加 SDIO) ,就必须使用全速 的模式和 4-bit 的传输模式, 这是 SDIO 1.0 标准规定的。 附图九是两个 4-bit 模式的 SDIO 卡的线路连接图。

图九:两个 4-bit 模式的 SDIO 卡的线路连接方式

SDIO 的信号传输模式有 SPI、1-bit、4-bit 三种。在 SPI 模式中,第 8 脚位被当成中断 信号。其它脚位的功能和通信协定与 SD 记忆卡的标准规范一样。附表五是 SDIO 的每 个脚位在不同信号模式下的定义。

表五:SDIO 的脚位定义

SDIO 内部的记忆体映射 SDIO 记忆卡内部具有固定的记忆体映射,这包含暂存器空间或称为「一般资讯区域 (common information area;CIA),以及特殊功能区域(function unique area) 」 。CIA 包含了与 SDIO 记忆卡有关的资讯, 以及一些必要的 (mandatory) 和可选择的 (optional) 暂存器,它们都位于固定的位址上。藉此,SDIO 的主机(譬如:可携式装置)能够得 到 SDIO 记忆卡的有关资讯,并执行一般性的作业。特殊功能区域储存了许多种不同 的功能,这是由供应商定义的,因此,不同厂牌的 SDIO 记忆卡可能会有不同的功能。 附图十是具有许多种不同功能的 SDIO 记忆卡内部的固定记忆体映射空间。 其中, RFU 是「保留给未来使用(Reserved for Future Use) 」的意思。CIA 所包含的暂存器可以 开启或关闭 I/O 作业、 处理硬件中断、 载入韧体 (这是选项) 这些暂存器也提供与 SDIO 。 记忆卡功能相关的资讯和要求。CIA 支援下列 3 种暂存器: .一般控制暂存器(Card Common Control Register;CCCR) :能快速检查 SDIO 主 机,并依照不同的 SDIO 记忆卡之功能控制它们的启动和中断能力。即使在开机后, SDIO 记忆卡的 I/O 功能尚未被启动,但是 CCCR 是可以被存取的,这使得 SDIO 主 机于系统初始化后,可以立即启动 SDIO 记忆卡的 I/O 功能。 .基本功能暂存器(Function Basic Register;FBR) :每一个 I/O 功能具有 256 bytes 的记忆体空间, 这使得 SDIO 主机能够快速地判定每一个 I/O 功能的能力和要求, 并启

动韧体下载功能。这个空间位址是从 0x00n00 至 0x00nFF,n 是功能编号(从 0x1 至 0x7) 。 .记忆卡资讯结构(Card Information Structure;CIS) :CIS 提供更完整的记忆卡功 能的相关资讯。这是仿照 PCMCIA 标准所制定的规格。SDIO 记忆卡的每一个功能都 各有一个 CIS 区域,以及一个共用的 CIS 区域;共用的 CIS 区域储存了所有功能的共 同特性,每一个功能的 CIS 区域则储存了该功能所具备的特性。CCCR 和 FBR 各具有 一个指标指向相对应的 CIS 位址。

图十:SDIO 记忆卡内部的固定记忆体映射空间 此外,由于 SDIO 记忆卡的每一个功能可能需要包含额外的记忆体空间,用来储存驱 动程式或应用程式。而且,因为 SDIO 记忆卡可能必须支援不同的平台,所以每一个 驱动程式或应用程式可能会有许多种版本。解决的方法有两种:一种是使用 SD 的标准 规范 (如附图十一) 来设计 , 「组合卡」 另一种是使用嵌入式的 ; 「程式码储存区域 (Code Storage Area;CSA)。 」

图十一:SD 的记忆体映射空间。SMC 是「静态记忆体控制器(Static Memory Controller)、 」 BFC 是 「暴量传输的 (burst) FLASH 控制器 (Burst Flash Controller)。 」

SD/MMC/SDIO 概念区分概要
SD(Secure Digital)与 MMC(Multimedia Card) SD 是一种 flash memory card 的标准,也就是一般常见的 SD 记忆卡,而 MMC 则是较早的一种记忆卡标准,目 前已经被 SD 标准所取代。在维基百科上有相当详细的 SD/MMC 规格说明:[http://zh.wikipedia.org/wiki/Secure_Di gital]。 SDIO(Secure Digital I/O) SDIO 是目前我们比较关心的技术,SDIO 故名思义,就是 SD 的 I/O 接口(interface)的意思,不过这样解释可 能还有点抽像。更具体的说明,SD 本来是记忆卡的标准,但是现在也可以把 SD 拿来插上一些外围接口使用,这 样的技术便是 SDIO。 所以 SDIO 本身是一种相当单纯的技术, 透过 SD 的 I/O 接脚来连接外部外围, 并且透过 SD 上的 I/O 数据接位 与这些外围传输数据,而且 SD 协会会员也推出很完整的 SDIO stack 驱动程序,使得 SDIO 外围(我们称为 SD IO 卡)的开发与应用变得相当热门。 现在已经有非常多的手机或是手持装置都支持 SDIO 的功能 (SD 标准原本就是针对 mobile device 而制定) 而且 , 许多 SDIO 外围也都被开发出来,让手机外接外围更加容易,并且开发上更有弹性(不需要内建外围) 。目前常见 的 SDIO 外围(SDIO 卡)有:
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Wi-Fi card(无线网络卡) CMOS sensor card(照相模块) GPS card GSM/GPRS modem card Bluetooth card Radio/TV card(很好玩)
SDIO 的应用将是未来嵌入式系统最重要的接口技术之一,并且也会取代目前 GPIO 式的 SPI 接口。 SD/SDIO 的传输模式 SD 传输模式有以下 3 种



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SPI mode(required) 1-bit mode 4-bit mode
SDIO 同样也支持以上 3 种传输模式。依据 SD 标准,所有的 SD(记忆卡)与 SDIO(外围)都必须支持 SPI mode,因此 SPI mode 是「required」 。此外,早期的 MMC 卡(使用 SPI 传输)也能接到 SD 插糟(SD slot) ,并且使用 SPI mode 或 1-bit mode 来读取。 SD 的 MMC Mode SD 也能读取 MMC 内存,虽然 MMC 标准上提到,MMC 内存不见得要支持 SPI mode(但是一定要支持 1-bit mode) ,但是市面上能看到的 MMC 卡其实都有支持 SPI mode。因此, 我们可以把 SD 设定成 SPI mode 的传输方式来读取 MMC 记忆卡。 SD 的 MMC Mode 就是用来读取 MMC 卡的一种传输模式。不过,SD 的 MMC Mode 虽然也是使用 SPI mode,但其物理特性仍是有差异的:

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MMC 的 SPI mode 最大传输速率为 20 Mbit/s; SD 的 SPI mode
最大传输速率为 25 Mbit/s。为避免混淆,有时也用 SPI/MMC mode 与 SPI/SD mode 的写法来做清楚区别。

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