一、SDIO：安全数字输入输出

定义

功能

二、SDIO协议

介绍

信号

协议

一般协议

写协议

读协议

命令

命令格式

命令应答

数据

三、一文搞懂SDIO

四、SDIO简介

五、SD卡引脚定义和图连接

六、SDIO协议简介

七、MMC、SD、TF、SDIO、SDMMC简介

一、SDIO：安全数字输入输出

SDIO_百度百科

SDIO（Secure Digital Input and Output）中文名称：安全数字输入输出，定义了一种外设接口。

中文名安全数字输入输出

外文名 Secure Digital Input and Output Card

定义

SDIO在SD标准上定义了一种外设接口。SDIO主要有两类应用——可移动和不可移动。可移动设备作为Palm和Windows Mobile的扩展设备，用来增加蓝牙、照相机、GPS和802.11b功能。不可移动设备遵循相同的电气标准，但不要求符合物理标准。某些手机内包含通过SDIO连接CPU的802.11芯片。此举将“珍贵”的I/ O管脚资源用于更重要的功能。

蓝牙、照相机、GPS和802.11b设备有专为它们定义的应用规范。这些应用规范与为PCI和USB设备定义的类规范很相像。它们允许任何宿主设备与任意外设“通话”，只要它们都支持应用规范。

SDIO(Secure Digital Input and Output)，即安全数字输入输出接口。它是在SD卡接口的基础上发展而来，它可以兼容之前的SD卡，并可以连接SDIO接口设备，比如：蓝牙、WIFI、GPS等

SDIO

SDIO和SD卡规范间的一个重要区别是增加了低速标准。SDIO卡只需要SPI和1位SD传输模式。低速卡的目标应用是以最小的硬件开支支持低速I/ O能力。低速卡支持类似调制解调器、条码扫描仪和GPS接受器等应用。对“组合”卡(存储器+ SDIO)而言，全速和4位操作对卡内存储器和SDIO部分都是强制要求的。

功能

转换设备的能力：

SD标准有很大的弹性：

比方说，SD插槽不仅能插入内存卡，SDIO卡还是一种界面。即由使用标准SD卡插槽来扩展设备的功能，让设备拥有新的功能。

新功能列举如下：GPS相机、Wi-Fi调频广播、以太网、条形码读卡器、蓝牙等。

拥有与SD memory card同样的终端、形状的卡槽，利用于扩张卡的规格，把对应SDIO卡槽(插口)统称为SDIO卡，扩张卡则被称为SDIO卡。

是为了在个人电脑和PDA等中添加功能而使用SD卡的规格，由于可以使用比PC卡形状还小的卡和插槽，相比于笔记本电脑,更多采用于小巧的PDA中。主要销售的产品有,面向PDA的PHS通讯卡和蓝牙通讯卡，无线网卡，小型数码相机等。

为了使用SDIO,必须要有对应的插槽，数码相机等memory card的专用缝儿插槽不对应SDIO卡。SDIO插槽中能够插入SD memory card来读写。

词条图册

更多图册

二、SDIO协议

SDIO协议 - 知乎

介绍

SDIO是安全数字输入输出接口（Secure Digital Input and Output）的缩写，是从SD内存卡接口的基础上演化出来的一种外设接口。SDIO接口兼容以前的SD内存卡，并且可以连接支持SDIO接口的设备。SDIO的应用比较广泛，目前，有许多手机都支持SDIO功能，并且很多SDIO外设也被开发出来，使得手机外接外设更加容易。常见的SDIO外设有WLAN、GPS、CAMERA、蓝牙等。SDIO总线有两端，其中一端是主机端（HOST），另一端是设备端（DEVICE）。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进行通信了。SDIO的HOST可以连接多个DEVICE。sdio通常工作在25mhz或50mhz的时钟下。

SDIO总线拓扑

信号

SDIO信号有三种模式，“单线模式”、“4线模式”、“SPI模式”。

CLK：HOST给DEVICE的时钟信号。

VDD：电源信号。

VSS：Ground信号。

DAT0-DAT3：4条数据线

CMD：用于HOST发送命令和DEVICE回复响应。

三种模式的信号定义

协议

SDIO协议，其中包括“无数据传输的一般命令”，“有数据传输的写命令”，“有数据传输的读命令”。协议包含三个要素：命令Command，应答Response和数据Data。

Command：由HOST发送，DEVICE接收，在CMD信号线上传输。以一个起始位为开始，中止位为结束，命令的长度为48位。

Response：由DEVICE发送，HOST接收，在CMD信号线上传输。应答根据不同命令分为4种，长度有48位或136位。

Data：数据是双向的传送的。可以设置为1线模式，也可以设置为4线模式。数据是通过DAT0-DAT3信号线传输的。

一般协议

一般协议传输无应答（no response）命令和无数据(no data)命令。无应答命令只需要传输CMD，不需要应答，命令即携带了所有信息。无数据命令需要在CMD传输之后，返回相应的应答，但无数据传输。应答格式有多种。

写协议

写数据的传输是分块进行的。数据块后面总是跟着CRC位。定义了单块和多块操作。多块操作模式更适合更快的写入操作。当CMD线路上出现停止命令时，多块传输终止。主机可以将数据传输配置为使用单条或多条数据线，此文档只会讨论4位数据线模式。图4-3表明了多块写操作的协议图。单块写操作与多块写操作类似。

读协议

读数据的传输与写数据时类似，参看上面写协议。图4-2表明了多块读操作的协议图。单块读操作与多块读操作类似。

命令

命令分为四种类型：

广播命令（bc）：通过SD总线发送到总线上所有从设备，并且不需要应答的命令。

需要应答的广播命令（bcr）：通过SD总线发送到总线上所有从设备，并且需要所有的从设备分别应答的命令。

指向地址的命令（ac）：没有数据传输的，到某一个指定从设备的命令。

指向地址的数据传输命令（adtc）：对指定的从设备进行数据传输的命令。

命令格式

SD命令是一个6字节组成的命令包，其中BYTE1是命令号。命令号bit7表示起始位，bit6表示主机发出的命令。Bit5~bit0表示具体的命令号。BYTE2~BYTE5表示命令内容。BYTE6为7bit的CRC校验以及1bit的结束位。如下。

一种命令格式

一些命令

一部分命令

*R1b：All data blocks are responded to with a data response token followed by a busy signal. The data transferred must not cross a physical block boundary.

*RCA：Relative card address：相对卡地址，卡的本地系统地址，初始化时由主机配置。

命令应答

以R1应答为例。R1：Bit45~bit40表示它所响应的命令的索引。从设备的状态用32位编码。请注意，当涉及到向从设备的数据传输时，在传输每个数据块后，数据线上可能会出现一个忙信号。数据块传输后，主机将检查是否繁忙。

R1应答格式

R1b与R1相同，在数据线上传输可选的繁忙信号。根据命令接收前的状态，从设备在接收到这些命令后可能会变得繁忙。主机将在响应时检查是否繁忙。

其中[39:8] card status被定义如下。

card status

数据

此文只讨论4位总线情况，数据一次传输4位(见图4-6)。开始和结束位，以及循环冗余校验位，为每一条数据线路传输。对每个数据行单独计算和检查循环冗余校验比特。CRC校验状态响应和忙指示将由从设备发送到仅在DAT0上的主设备。

数据结构

面向块的数据传输的有效载荷由CRC校验保护。生成多项式是标准的CCITT多项式。

请注意，CRC校验是计算出来的，并附加到块末尾的每个dat行。在宽总线操作的情况下(DAT0-DAT3），单独为每条DAT信号线计算一个16bit的CRC校验。

FPGA 实现

实现的是FPGA作为Device，与SOC通信，实现SOC通过SDIO将数据写入FPGA的DDR中，再从FPGA的DDR中取走数据。这样做的目的是FPGA片上实现编码操作，SDIO接口负责传输原始码流和编码码流。

SDIO IP分为cmd模块和data模块。

cmd模块，根据sdio命令格式设置状态机，正确收取命令，然后通过应答格式将应答回传给主机。sdio有标准的命令，如cmd0~cmd54这些标准命令，需要从机做出相应的执行和应答。命令可以自定义命令，sdio是个标准协议集，所以有wifi-sdio，有card-sdio，这些不同的sdio协议有共同的标准部分，也有自定义的部分。我们实现的sdio也有自定义的部分，可以自定义一些命令，用来使SOC对FPGA侧进行控制。

data模块，通过接收的cmd命令做出读或写的操作，通过data0~data4传输数据，根据crc16校验数据。