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卡函數or1200基于simplespi的SD卡驅動

每日一貼,天今的内容關鍵字為卡函數

        這篇blog來說說基于simple-spi這個ipcore編寫spi模式的SD Card裸機的驅動程式，植移依附分不清什麼SD卡啊，micro SD啊，miniSD，MMC，SDIO啊，SDHC啊等等一大堆的觀點，天今抽了點時光百科和wiki掃盲去了，順便把結總的貼出來，留自己後以回想~

        MMC：Multimedia Card（多媒體記憶卡），基于NAND-Flash技巧，衍生版有出RS-MMC（小尺寸的多媒體卡）、雙電壓小尺寸多媒體卡（DV-RS-MMC）。4.x準标引入更新版MMC plus，MMC4卡和RS-MMC4（移動式MMC，老式RS-MMC的盜窟），并且引入secureMMC準标

        SD：Secure Digital Memory Card，基于MMC卡格式展發而來，同樣是NAND-Flash技巧，SD裝置相容MMC卡存取，而MMC裝置不能存取SD卡（因為卡槽不一緻，不能互插）。

        miniSD：個人解理是小型的SD卡，相容SD卡，電器性屬略微有點區分。

        microSD：原名Trans-flash Card（TF卡），04年名更microSD Card，比miniSD尺寸更小的SD卡。

        SDHC：Secure Digital High Capacity（高容量SD卡4G~32G），判定終了（本人機手用的也隻microSD咧，SDHC用在什麼方面？求釋解），劃定用使FAT32檔案系統。

        SDIO：Secure Digital Input and Output Card（安全字數輸入輸出卡），在SD準标上定義的一種外設接口。（接口？我能不能解理成似類USB一樣，不過就是把外設的接口做成SDIO，那有USB了為毛還要用這個接口，求大神釋解）

        現在SD卡差不多代取完MMC卡了，不過SD的卡槽可以卡得進MMC，是以是相容MMC的，也因為這樣MMC卡，因為用MMC卡可以不交SD議協的稅版，是以還在用，至于miniSD和microSD套進去插到SD卡槽就能夠用了，SDHC沒見過，釋解不了了，SDIO的裝置也沒用過，可以去寶淘YY一下，SDIO接口的wifi，藍牙等等的，但是比起USB接口的來得貴，大神，求釋解啊，應用合場是什麼？

        這界世貌似多好西東我不能夠解理啊~除了坑爹還是坑爹~

        再說說那個作操接口和時序準标的問題

        （轉一下wiki面下關于各種技巧比對的圖，很然了目一）

        SD卡比起MMC多了2pins，都是用來做資料線的；

        miniSD比起SD又多了2pins，當初隻做預留，沒什麼用途，其他和SD卡一樣

        microSD比SD少了1pin？貌似比對我手上的那些原理圖是少了個VSS？

        因為曆史因原，SPI時序基本在這面裡都市支撐，還有SD總線的1bit mode是支撐的，但是SD卡用于高速情況是一般我們擇選是4bit mode，我自己是沒用過SD總線的1 bit mode，平日我會擇選跑高速資料擇選SD總線的4 bit mode，低速跑SPI。

        有這個SD 1 bit mode為毛還要SPI mode咧？是以這個界世除了坑爹還是坑爹，但是像我們這些讀過一點點書的人都道知：“存在就是理合”這個堡碉了的名言。

        1.你見過大部分SOC（特别是低端）成集SPI controller還是支撐SD Bus 和controller多

                2.寫過SD卡驅動的友朋們處置CRC校驗你耗資源多不多（件硬無CRC校驗）

        3.SD的CMD線與DATA線之間有可能同時生産資料，對沒有SD件硬子產品的機主支撐起來難度較高（引用别人blog的原話）

        挑點重點來講講，也因為我隻道知這麼多了，見笑見笑！！！

        面下就是講講SD/MMC準标SPI時序的SD卡寫讀程序了，至于SD 4bit mode就先不細說了，後以有時光編寫程式再發個blog~

        至于官方的SD specs我沒怎麼看過，太長了~心真看不動~google一下有沒有别人結總過的驗經了，就算把官方的specs翻譯成中文也懶得看了~

        SD展發了這麼多頭年，官方結總的資料我認為比起看官方的spces來得際實很多，至于關于SD卡的資料推薦《ALIENTEK戰艦STM32開發闆》面裡的盤光，這裡絕對我不是托，隻是友朋再用這款開發闆，而面裡整理好關于SD卡的資料我心真認為不錯。

        到此，根據寫好的基于simple-spi這個core的SD驅動，結總最簡略的流程

        一、Initialize：

        1.開發闆上電

        2.延時>74clocks

        3.寫CMD0，複位SD卡

        4.寫CMD8，檢查版本

        5.寫CMD58，查詢OCR，獲得卡供電情況

        6.寫CMD1，激活卡

        7.8 clocks後，止禁SD的CS

         二，read block：

        1.寫CMD17 

        2.等到R1格式的令命應答

        3.取讀始起令牌0xFE

        4.讀512 bytes

        5.棄丢2 bytes的CRC校驗bytes

        6.8 clocks後，止禁SD的CS

        三、write block：

        1.寫CMD24

        2.等到R1格式的令命應答

        3.插入幹若clocks

        4.寫始起令牌0xFE

        5.寫512 bytes

        6.寫2 bytes CRC校驗bytes（dummy bytes）

        7.收接響應資料0x05

        8.8 clocks後，止禁SD的CS

        四、write blocks：

        1.寫CMD25

        2.等到R1格式的令命應答

        3.取讀始起令牌0xFC

        4.寫512 bytes

        5.寫2 bytes CRC校驗bytes（dummy bytes）

        6.收接響應資料0x05

        7.等待SD card閑暇

        8.重複第2步

        至于關于SD卡的令命集google一下一大堆，解了一下經常使用的令命就OK啦，或者參看官方的SD specs 2.x的第7 chapter關于SPI Mode的述描，面裡有關于令命集合時序圖。

        空話不多了，關于SD的基礎知識和SPI的作操釋解到這裡，至于友朋們還須要更多的SD的知識可以去wiki關于SD的詳解。

        http://en.wikipedia.org/wiki/Secure_Digital

        面下就根據SD卡SPI的時序圖和simple-spi這個core的spces來敲SD card的driver

        還是來講講編寫好的simple-spi的幾個封裝函數先了，這些函數咧，是opencore區社的牛牛寫好的，我就不另外自己去編了~省點力精~

        首先在高速寫讀SD卡的時候咧，用輪詢方法比用斷中方法去寫讀SD卡效率要高（真的嗎？我自己沒究研過），但是我輕信了這句話，是以沒用斷中去寫SD的driver，是以這裡僅僅紹介用到的API啦~

        這個驅動檔案在u-boot/driver/spi中可以找到oc_simple_spi.c~

        至于對應的simple-spi的代碼我用的是orpsocv2面裡的，orpsocv2修改了simple-spi支撐slave的擇選功能，這份驅動就是按照修過改的core編寫的，上代碼了~

        隻貼出來用到的函數，體具參考simple-spi的specs把寄存器置配都略微看懂。

void 
spi_core_enable(int core)
{
  REG8((SPI_BASE_ADR[core] + SIMPLESPI_SPCR)) |= SIMPLESPI_SPCR_SPE;
}

void 
spi_core_disable(int core)
{
  REG8((SPI_BASE_ADR[core] + SIMPLESPI_SPCR)) &= ~SIMPLESPI_SPCR_SPE;
}

void 
spi_core_clock_setup(int core, char polarity, char phase, char rate,
			  char ext_rate)
{
  char spcr = REG8((SPI_BASE_ADR[core] + SIMPLESPI_SPCR));

  if (polarity)
    spcr |= SIMPLESPI_SPCR_CPOL;
  else
    spcr &= ~SIMPLESPI_SPCR_CPOL;

  if (phase)
    spcr |= SIMPLESPI_SPCR_CPHA;
  else
    spcr &= ~SIMPLESPI_SPCR_CPHA;

  spcr = (spcr & ~SIMPLESPI_SPCR_SPR) | (rate & SIMPLESPI_SPCR_SPR);

  REG8((SPI_BASE_ADR[core] + SIMPLESPI_SPCR)) = spcr;

  char sper = REG8((SPI_BASE_ADR[core] + SIMPLESPI_SPER));
  
  sper = (sper & ~SIMPLESPI_SPER_ESPR) | (ext_rate & SIMPLESPI_SPER_ESPR);

  REG8((SPI_BASE_ADR[core] + SIMPLESPI_SPER)) = sper;

}

// No decode on slave select lines, so assert correct bit to select slave
void 
spi_core_slave_select(int core, char slave_sel_dec)
{  
  REG8((SPI_BASE_ADR[core] + SIMPLESPI_SSPU)) = slave_sel_dec;
}

int 
spi_core_data_avail(int core)
{
  return !!!(REG8((SPI_BASE_ADR[core]+SIMPLESPI_SPSR))&SIMPLESPI_SPSR_RFEMPTY);
}

int 
spi_core_write_avail(int core)
{
  return !!!(REG8((SPI_BASE_ADR[core]+SIMPLESPI_SPSR))&SIMPLESPI_SPSR_WFFULL);
}

// Should call spi_core_write_avail() before calling this, we don't check
void 
spi_core_write_data(int core, char data)
{
  REG8((SPI_BASE_ADR[core] + SIMPLESPI_SPDR)) = data;
}

char 
spi_core_read_data(int core)
{
  return REG8((SPI_BASE_ADR[core] + SIMPLESPI_SPDR));
}

        然後略微解理用到的最平日的寫讀函數，就能夠轉到SD卡driver的編寫了~驅動參考振南兄的znFAT裡SD驅動流程編寫

        好，第一個，reset程序函數SDReset()，對着時序圖來談話

        按照面下述描過的初始化流程，送74clocks，cs拉低，送令命CMD0（0x4000000095）,距離8*clock*n後，等待從裝置的0x1應答，cs再次拉高

        必須注意的是，reset和初始化時時鐘率速必須下降，至于率速降到多少貌似還沒有定論，我初始化的時候時降到了300K閣下，貌似400K一下都可以作操。

unsigned char SDReset(void){		
	unsigned char times, temp, i;
	unsigned char pcmd[] = {0x40,0x00,0x00,0x00,0x00,0x95};	// CMD0

	// send SDCard 74 clocks
	spi_core_slave_select(SD, SDDisable);
	SetSDClockInitRate(SD);		// slow down sdcard clock speed
	for(i=0; i<0x0f; i++){		
		spi_write_ignore_read(SD, 0xff);	// 8*15 = 120 clocks
	}

	// send CMD0
	spi_core_slave_select(SD, SDEnable);
		
	times = 0;
	do{
		temp = SDWriteCmd(pcmd);
		times++;
		if(times == TRY_TIME){
			return INIT_CMD0_ERROR;
		}
	}while(temp!=0x01);

	spi_core_slave_select(SD, SDDisable);
	spi_write_ignore_read(SD, 0xff);
	
	return 0;
}

        初始化SD卡時序：cs拉低，送令命CMD0（0x41000000ff）,距離8*clock*n後，等待從裝置的0x0應答，cs再次拉高

        初始化代碼：

unsigned char SDInit(void){
	unsigned char times, temp;
	unsigned char pcmd[] = {0x41,0x40,0x00,0x00,0x00,0xff};

	spi_core_slave_select(SD, SDEnable);
	times = 0;
	do{
		temp = SDWriteCmd(pcmd);
		times++;
		if(times==TRY_TIME){
			return INIT_CMD1_ERROR;
		}
	}while(temp!=0x00);

	SetSDClockTransferRate(SD);		//set sdcrad clock as transfre clock
	spi_core_slave_select(SD, SDDisable);
	spi_write_ignore_read(SD, 0xff);
	return 0;
}

        至于CID和CSD的取讀，程式裡沒有實作，有興緻的友朋可以根據CMD0和CMD1的時序自己敲個代碼上去彌補完全

    每日一道理

人生是潔白的畫紙，我們每個人就是手握各色筆的畫師；人生也是一條看不到盡頭的長路，我們每個人則是人生道路的遠足者；人生還像是一塊神奇的土地，我們每個人則是手握農具的耕耘者；但人生更像一本難懂的書，我們每個人則是孜孜不倦的讀書郎。

        在認默情況下，SD卡的寫讀block巨細都是512bytes，是以就按照最平日的block巨細行進寫讀作操。

        block讀作操：cs拉低，送令命CMD17（0x51000000ff）,距離8*clock*n後，等待從裝置的0x0應答，再次距離距離8*clock*n，取讀開始位元組（0xfe），取讀512bytes，棄丢2bytes的CRC，cs再次拉高

        寫讀一個section的代碼：

unsigned char SDReadSector(unsigned long addr,unsigned char *buffer){
	unsigned char temp,times;
	unsigned char i;
	unsigned char pcmd[]={0x51,0x00,0x00,0x00,0x00,0xff};	// CMD17

	addr<<=9;
	pcmd[1]=addr>>24;
	pcmd[2]=addr>>16;
	pcmd[3]=addr>>8;
	pcmd[4]=addr;

	spi_core_slave_select(SD, SDEnable);
	times = 0;
	do{
		temp = SDWriteCmd(pcmd);
		times++;
		if(times==TRY_TIME){
			return READ_BLOCK_ERROR;
		}
	}while(temp!=0x00);
	
	// check if datas ready ,then recevie datas and two bytes CRC(ignored)
	do{
		temp = spi_read_ignore_write(SD);
	}while(temp!=0xfe);
	
	for(i=0; i<64; i++){
		*(buffer++) = spi_read_ignore_write(SD);
		*(buffer++) = spi_read_ignore_write(SD);
		*(buffer++) = spi_read_ignore_write(SD);
		*(buffer++) = spi_read_ignore_write(SD);
		*(buffer++) = spi_read_ignore_write(SD);
		*(buffer++) = spi_read_ignore_write(SD);
		*(buffer++) = spi_read_ignore_write(SD);
		*(buffer++) = spi_read_ignore_write(SD);
	}
	spi_read_ignore_write(SD);
	spi_read_ignore_write(SD);

	spi_core_slave_select(SD, SDDisable);
	spi_write_ignore_read(SD, 0xff);
	return 0;	
}

        block寫作操：cs拉低，送令命CMD24（0x58000000ff）,距離8*clock*n後，等待從裝置的0x0應答，再次距離距離8*clock*n，入寫開始位元組（0xfe），入寫512bytes，寫2bytes的dummy CRC，取讀應答位元組0x05，等待SD忙狀态束結，cs再次拉高。

        寫作操代碼：

unsigned char SDWriteSector(unsigned long addr,unsigned char *buffer){
	unsigned char temp,times;
	unsigned char i;
	unsigned char pcmd[] = {0x58,0x00,0x00,0x00,0x00,0xff};	// CMD24

	addr<<=9;
	// *((unsigned long *)(pcmd+1))=addr;
	pcmd[1]=addr>>24;
	pcmd[2]=addr>>16;
	pcmd[3]=addr>>8;
	pcmd[4]=addr;

	spi_core_slave_select(SD, SDEnable);
	times = 0;
	do{
		temp = SDWriteCmd(pcmd);
		times++;
		if(times==TRY_TIME){
			return temp;
		}
	}while(temp!=0x00);

	// insert some clocks
	for(i=0; i<10; i++){
		spi_read_ignore_write(SD);
	}

	// write 512 bytes to SD Card ,and two bytes CRC(ignored)
	spi_write_ignore_read(SD, 0xfe);
	for(i=0; i<64; i++){
		spi_write_ignore_read(SD, *buffer++);
		spi_write_ignore_read(SD, *buffer++);
		spi_write_ignore_read(SD, *buffer++);
		spi_write_ignore_read(SD, *buffer++);
		spi_write_ignore_read(SD, *buffer++);
		spi_write_ignore_read(SD, *buffer++);
		spi_write_ignore_read(SD, *buffer++);
		spi_write_ignore_read(SD, *buffer++);
	}
	spi_write_ignore_read(SD, 0xff);
	spi_write_ignore_read(SD, 0xff);

	// check if datas have been written to SD Card
	temp = spi_read_ignore_write(SD);
	if((temp & 0x1F)!=0x05){
		spi_core_slave_select(SD, SDDisable);
		return WRITE_BLOCK_ERROR;
	}
	
	do{
		temp = spi_read_ignore_write(SD);
	}while(temp!=0xff);	
	
	spi_core_slave_select(SD, SDDisable);
	spi_write_ignore_read(SD, 0xff);
	return 0;
}

        對于多個blocks的連續寫作操，直接參考代碼吧，隻是用連續寫作操令命CMD18，令命的數參段位入寫datas時的address，好吧，有了寫作操程序連續寫的程序也不難，上代碼咯~

        連續寫n個sections代碼：

unsigned char SDWritenSector(unsigned long nsec,unsigned long addr,unsigned char *buffer){
	unsigned char temp,times;
	unsigned long i, j;
	unsigned char pcmd[] = {0x59,0x00,0x00,0x00,0x00,0xff};

	unsigned char *temp_buf = buffer;

	if(sd_ver==0x05 || !addr_mode) addr<<=9;
	pcmd[1]=addr>>24;
	pcmd[2]=addr>>16;
	pcmd[3]=addr>>8;
	pcmd[4]=addr;

	spi_core_slave_select(SD, SDEnable);

	times = 0;
	do{
		temp = SDWriteCmd(pcmd);
		times++;
		if(times==TRY_TIME){
			return temp;
		}
	}while(temp!=0x00);

	// insert some clocks
	for(i=0; i<10; i++){
		spi_read_ignore_write(SD);
	}

	// write datas to sections
	for(j=0; j<nsec; j++){	
		// write 512 bytes to SD Card ,and two bytes CRC(ignored)
		spi_write_ignore_read(SD, 0xfc);	
		for(i=0; i<64; i++){
			spi_write_ignore_read(SD, *buffer++);
			spi_write_ignore_read(SD, *buffer++);
			spi_write_ignore_read(SD, *buffer++);
			spi_write_ignore_read(SD, *buffer++);
			spi_write_ignore_read(SD, *buffer++);
			spi_write_ignore_read(SD, *buffer++);
			spi_write_ignore_read(SD, *buffer++);
			spi_write_ignore_read(SD, *buffer++);
		}
		spi_write_ignore_read(SD, 0xff);
		spi_write_ignore_read(SD, 0xff);
		
		// check if datas have been write to SD Card
		temp = spi_read_ignore_write(SD);
		if((temp & 0x1F)!=0x05){
			spi_core_slave_select(SD, SDDisable);
			return WRITE_BLOCK_ERROR;
		}
		while(spi_read_ignore_write(SD)!=0xff);
		buffer=temp_buf;	
	}

	spi_write_ignore_read(SD, 0xfd);
	while(spi_read_ignore_write(SD)!=0xff);
	spi_core_slave_select(SD, SDDisable);
	spi_write_ignore_read(SD, 0xff);
	return 0;	
}

        OK，到這裡SD卡的驅動就基本可以用了，部全的碼源的話可以有興緻的友朋郵件我，接下來就是還有一些用到的函數都講講吧。

        SD驅動的寫讀函數

void spi_write_ignore_read(int core, char dat){
	spi_core_write_data(core, dat);
  	while (!(spi_core_data_avail(core))); // Wait for the transaction (should generate a byte)
  	spi_core_read_data(core);
}

char spi_read_ignore_write(int core){
	spi_core_write_data(core, 0xff);
	while (!(spi_core_data_avail(core))); // Wait for the transaction (should generate a byte)
	return spi_core_read_data(core);
}

        Oc-simple-spi的初始化函數

void SpiCoreInit(int core){
	// disable spi core, and deselect sdcard
	spi_core_enable(core);
	spi_core_slave_select(core, SDDisable);

	// clear read buffer
	while (spi_core_data_avail(core)){
		spi_core_read_data(core);
	}

	// setup default clock = sysclk/128
	spi_core_clock_setup(core, 0, 0, 0x01, 0x02);

	// enable spi core
	spi_core_slave_select(core, SDEnable);
	spi_core_enable(core);
}

        Oc-simple-spi的時鐘率速切換函數

void SetSDClockInitRate(int core){
	spi_core_disable(core);

	// set sdcard clock = sysclk/128
	spi_core_clock_setup(core, 0, 0, 0x01, 0x02);

	spi_core_enable(core);		
}

void SetSDClockTransferRate(int core){
	spi_core_disable(core);

	// set sdcard clock = sysclk/2
	spi_core_clock_setup(core, 0, 0, 0x00, 0x00);

	spi_core_enable(core);
}

        以上那些函數都和體具的oc-simple-spi core相幹，可以參考這個core的specs來看

        SD驅動的初始化函數，這個函數用于下一節提到的在植移znFat時須要駁接的SD卡複位函數

unsigned char SDReady(void){	
	SDReset();
	SDCheckVersion();
	SDGetAddrMode();
	return SDInit();
}

        好，沒了，驅動寫到這裡就OK了，下節根據znFat的植移教程植移這個檔案系統

文章結束給大家分享下程式員的一些笑話語錄： 開發時間

　　項目經理: 如果我再給你一個人,那可以什麼時候可以完工?程式員: 3個月吧!項目經理: 那給兩個呢?程式員: 1個月吧!

項目經理: 那100呢?程式員: 1年吧!

項目經理: 那10000呢?程式員: 那我将永遠無法完成任務.

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