嵌入式接口通识知识之SDIO接口

1.1 基础概念

SDIO的全称是Secure Digital Input/Output，译为安全数字输入输出，它是一种基于SD卡物理接口的扩展，允许设备在SD卡的基础上进行输入和输出操作。

SDIO接口建立在SD卡物理接口之上，利用SD卡的标准物理接口和通信协议，使得设备能够通过一个共同的接口实现数据传输和设备控制。这意味着SDIO设备可以插入标准的SD卡插槽中，并且可以与支持SDIO的主机设备通信。

与传统的SD卡仅能存储数据不同，SDIO接口不仅保留了存储功能，还可以实现多种输入和输出功能。这些功能可以包括Wi-Fi、蓝牙、GPS、音频、摄像头等，使得SD卡不仅作为存储介质，还能实现更多的应用。

SDIO本身只是一种接口技术，类似于SPI接口，通过I/O引脚来连接外部设备，并且与外围设备之间传输数据，所以这些外围设备又被称为SDI/O卡。

1.2 工作原理

SDIO接口建立在SD卡物理接口之上，所以引脚信息也是相对应的。

SDIO总线有两端，一端是主机（HOST）端，另一端是设备（DEVICE）端，采用HOST- DEVICE的设计为主机和设备之间提供了一个高效、灵活的通信机制，使得各种外部设备能够通过统一的接口与主机进行交互。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，SDIO的HOST可以连接多个DEVICE。

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。在SDIO总线定义中,DAT1信号线复用为中断线。在SDIO的1BIT模式下DAT0用来传输数据，DAT1用作中断线。在SDIO的4BIT模式下DAT0-DAT3用来传输数据，其中DAT1复用作中断线。

针对不同的引脚定义，如下图所示：

上图引脚定义如下：

SD卡：1-data3,2-cmd,3-vss,4-vdd,5-clk,-6-vss,7-data0,8-data1,9-data2

TF卡（SD模式）：1-data2,2-data3,3-cmd,4-vdd,5-clk,-6-vss,7-data0,8-data0,9-data1

TF卡（SPI模式）：1-rsv2,2-cs3,3-di,4-vdd,5-sclk,-6-vss,7-do,8-rsv

SDIO总线上的设置和控制都是通过命令来实现的，由HOST端发起请求，DEVICE端回应请求，其中请求和应答中会包含下列数据信息：

Command：用于开始传输的命令，是由HOST端发往DEVICE端的，其中命令是通过CMD信号线发送的，包括命令索引、参数以及命令特性等。

Response：DEVICE返回的应答。也是通过CMD线传送的，设备会返回状态字，以指示命令是否成功执行以及其他相关信息，如错误代码、状态等；

Data：数据的传输是双向的。数据可以再SDIO总线上以1线模式或4线模式进行传输。1线模式使用单数据线（DAT0）进行单向或双向数据传输。4线模式使用四个数据线（DAT0-DAT3）进行并行数据传输，这种方式可以提高数据传输速率。

所有命令都有一个固定的48位代码长度：

    起始位：占1位，值固定为0。起始位用于表明命令的开始，指示接下来的数据是一个命令。

传输方向位：占1位，值为1表示host发出, 值为0则表示device发出。

命令索引：通常是一个6位二进制数，这意味着它可以表示的数值范围是从000000（0）到111111（63），即0-63。例如CMD0 这项值为0，表示这是SDIO总线的第一个命令；CMD5这项值为5，表示这是第六个命令。

附带参数：占32位，CMD所附带的一些参数，不同的CMD，这32bit的每一位所代表的含义是不一样的。

CRC校验：7位CRC校验值，用于检测传输错误，通过对命令内容进行CRC计算饼附加到命令中，接收方可以验证命令的完整性和正确性。

结束位：占1位，值固定为1。结束位标志着命令的结束，告知接收方该命令的传输已经完成。