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STM32 SDIO 接口

介绍​

SDIO（Secure Digital Input Output）接口是 STM32 微控制器中用于与 SD 卡或 SDIO 设备通信的硬件接口。它基于 SD 卡协议，支持高速数据传输，广泛应用于存储扩展、无线通信模块（如 Wi-Fi 模块）等场景。本文将详细介绍 STM32 的 SDIO 接口，包括其工作原理、配置步骤以及实际应用案例。

SDIO 接口概述​

SDIO 接口是 STM32 微控制器中的一个外设模块，支持以下功能：

  • 与 SD 卡通信（SD 存储卡）。
  • 与 SDIO 设备通信（如 Wi-Fi 模块、蓝牙模块等）。
  • 支持多种数据传输模式：单线模式、4 线模式和 8 线模式。
  • 支持高时钟频率（最高可达 48 MHz）。

SDIO 接口通过以下信号线与外部设备通信：

  • CLK：时钟信号，由 STM32 提供。
  • CMD：命令信号，用于发送命令和接收响应。
  • DAT0-DAT3：数据信号，用于数据传输（4 线模式）。
  • DAT4-DAT7：扩展数据信号（8 线模式）。

SDIO 接口的工作原理​

SDIO 接口的通信基于命令-响应机制。STM32 通过发送命令（CMD）来控制 SD 卡或 SDIO 设备，设备通过响应（RESP）返回状态或数据。数据传输通过数据线（DAT）完成。

通信流程​

  1. 初始化：STM32 发送初始化命令（如 CMD0）以复位设备。
  2. 识别设备：发送 CMD8 和 CMD55 等命令，获取设备的类型和支持的功能。
  3. 设置工作模式：通过 ACMD41 命令设置设备的工作模式（如高容量模式）。
  4. 数据传输：使用读写命令（如 CMD17 和 CMD24）进行数据传输。

配置 STM32 的 SDIO 接口​

以下是配置 STM32 SDIO 接口的基本步骤：

1. 启用时钟​

首先，启用 SDIO 外设和 GPIO 端口的时钟。

c
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE); // 启用 GPIO 时钟
RCC_AHB3PeriphClockCmd(RCC_AHB3Periph_SDIO, ENABLE);  // 启用 SDIO 时钟

2. 配置 GPIO 引脚​

将 GPIO 引脚配置为复用功能模式，以支持 SDIO 信号。

c
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11 | GPIO_Pin_12;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);

3. 配置 SDIO 外设​

设置 SDIO 的时钟频率、总线宽度等参数。

c
SDIO_InitTypeDef SDIO_InitStruct;
SDIO_InitStruct.SDIO_ClockDiv = SDIO_ClockDiv_4; // 设置时钟分频
SDIO_InitStruct.SDIO_ClockEdge = SDIO_ClockEdge_Rising;
SDIO_InitStruct.SDIO_ClockBypass = SDIO_ClockBypass_Disable;
SDIO_InitStruct.SDIO_ClockPowerSave = SDIO_ClockPowerSave_Disable;
SDIO_InitStruct.SDIO_BusWide = SDIO_BusWide_4b; // 4 线模式
SDIO_InitStruct.SDIO_HardwareFlowControl = SDIO_HardwareFlowControl_Disable;
SDIO_Init(&SDIO_InitStruct);

4. 初始化 SD 卡​

发送初始化命令并等待 SD 卡响应。

c
SDIO_CmdInitTypeDef SDIO_CmdInitStruct;
SDIO_CmdInitStruct.SDIO_Argument = 0x00000000;
SDIO_CmdInitStruct.SDIO_CmdIndex = SDIO_CMD_0; // CMD0: 复位 SD 卡
SDIO_CmdInitStruct.SDIO_Response = SDIO_Response_No;
SDIO_CmdInitStruct.SDIO_Wait = SDIO_Wait_No;
SDIO_CmdInitStruct.SDIO_CPSM = SDIO_CPSM_Enable;
SDIO_SendCommand(&SDIO_CmdInitStruct);

实际应用案例​

案例：读取 SD 卡文件​

以下是一个简单的示例，展示如何使用 STM32 的 SDIO 接口读取 SD 卡中的文件。

c
// 初始化 SD 卡
if (SD_Init() == SD_OK) {
    // 打开文件
    FIL file;
    if (f_open(&file, "example.txt", FA_READ) == FR_OK) {
        char buffer[100];
        UINT bytesRead;
        // 读取文件内容
        f_read(&file, buffer, sizeof(buffer), &bytesRead);
        // 打印文件内容
        printf("File content: %s\n", buffer);
        // 关闭文件
        f_close(&file);
    }
}
提示

在实际项目中，建议使用 FATFS 文件系统库来管理 SD 卡中的文件。

总结​

STM32 的 SDIO 接口是一个强大的外设模块，支持与 SD 卡和 SDIO 设备的高效通信。通过本文的介绍，您已经了解了 SDIO 接口的工作原理、配置方法以及实际应用场景。希望这些内容能帮助您在项目中更好地使用 SDIO 接口。

附加资源与练习​

资源​

练习​

  1. 尝试修改代码，使用 8 线模式进行数据传输。
  2. 使用 SDIO 接口连接 Wi-Fi 模块，并实现简单的网络通信功能。
  3. 编写一个程序，将传感器数据存储到 SD 卡中。