SDIO通信

SD总线上的通信基于命令和数据位流，这些命令和数据位流由起始位启动，并由停止位终止。
SDIO总线上的设置和控制都是通过命令来实现，SDIO总线上都是HOST端发起请求，然后DEVICE端回应请求，其中请求和应答中会包含数据信息：

命令
命令是启动传输操作的令牌。命令从主机发送到单个卡（寻址命令）或所有连接的卡（广播命令）。命令在CMD线上串行传输。
响应
响应是令牌，令牌是从地址卡或从所有连接的卡（同步）发送到主机的，作为对先前收到的命令的答复。响应在CMD线上串行传输。
数据
数据是双向传送的。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。

命令

对SD卡的所有操作都是基于命令进行的，不同协议版本的卡的命令略微有所不同，但遵循向前兼容原则。由于SD卡命令众多，切记不要死记硬背，即用即查，SD卡2.0协议的操作命令。

其中，起始位、传输位、CRC7、结束位均是硬件添加，6bit的命令索引、32bit的参数根据场景确定，由软件填写。命令索引就是CMD的编号，如CMD1、CMD52、CMD53等；

command可以分为应用命令（ACMD）和普通命令（CMD）。在发送应用命令ACMD之前必须先发送CMD55；

格式

所有的commond都有一个固定的48bit长度，在CMD Line上传输的是MSB优先。
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Start: 起始位，值固定为0。
Transmission:传输方向，值为1表示host发出, 0则表示device发出。
Command Index: 代表命令索引，例如CMD0 这项值为0 ，CMD5则这项值为5，它的范围是0-63。
Argument：CMD所附带的一些参数，不同的CMD，这32bit每一位所代表的含义是不一样的。
CRC7：7位CRC校验值，G(x)=x7+x3+1
End:结束位，值固定为1

类型

SDIO应用相关命令和通用命令共有四种不同的类型：
广播指令，无应答(代号bc)：发送完此类命令后，并不会有反馈，但操作已经生效。
广播指令，有应答(代号bcr)：发送完此类命令后，SD卡会给予反馈。可能是一些寄存器信息，可能是
寻址（点对点）指令(代号ac)：发送完此类命令后，只有指定地址的SD卡会给予反馈（地址通过命令请求SD卡发布，是唯一的）。此时DAT线上无数据传输。
寻址（点对点）数据传输指令(adtc)：发送完此类命令后，只有制定地址的SD卡会给予反馈。此时DAT线上有数据传输。

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Command 被划分为12类class0-class11，SD card通过读寄存器CSD(card specific data)中12位CCC bit field来确定该card支持哪些classes，SD memory card和sdio card（不包含memory portion）所支持的cmd是不一样的，比如CMD5,CMD52，CMD53只有sdio card支持，而CID，DSR和CSD寄存器在sdio card中不存在所以不支持有这些寄存器相关的读取命令，比如CMD2，CMD4，CMD9，CMD10。

class0（basic commands）

基础命令：用于重置、切换SD卡状态，获取相关信息。
下图为class0（basic commands）

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Class2（Block oriented read commands）

读单个、多个块数据，设置块长度。
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Class4（Block oriented write commands）

写单个、多个块数据，设置块长度。
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Class5（Erase commands）

把对应的块数据擦除.
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Class6（Block oriented write protection commands）

设置、取消对应地址的数据的写保护，可以使其他程序无法写入指定的地址，达到保护目的。用的情况不太多。
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Class7（Lock card commands）

设置、取消锁卡。锁卡后需要密码才能访问SD卡。
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Class8（Application specific commands）

应用特殊命令：CMD55，使用ACMD前必须先发送的命令；CMD56是标准的读、写命令，会读、写一个block的数据。
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Class9（I/O mode commands）

SDIO命令：预留给SDIO设备使用（CMD5也是预留给SDIO设备），在SD卡官方文档中没有说明具体用途
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SD卡专用命令

MMC卡无法使用这些命令，里面包括如设置数据总线位宽，获取SD卡信息（寄存器）。
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CMD52

CMD52命令是IO_RW_DIRECT命令的简称，其命令格式如下

首先第一位为0,表明是起始位，第二位为传输方向，这里为1，代表方向为HOST向DEVICE设备传送，其后6位为命令号，这里是110100b，用十进制表示为52，CMD52的名字也由此而来。紧接着是读写标志位。

然后是操作的功能号。也就是function_number。如果为0则指示为CCCR寄存器组。

紧接着是寄存器地址，用17指示，由于功能寄存器有128K地址，17位正好能寻址。

再下来8位Write data or Staff Bits的意思是说，如果当前为写操作，则为数据，否则8位为填充位。无意义。

最后7位为CRC校验码。最后一位为结束位0。

对于CMD52的Response是48位，命令格式如下：

总结下，CMD52是由HOST发往DEVICE的，它必须有DEVICE返回来的Response。 CMD52不需要占用DAT线，读写的数据是通过CMD52或者Response来传送。每次CMD52只能读或者写一个byte．

CMD53

CMD52每次只能读写一个字节，因为有了CMD53对读写进行了扩展，CMD53允许每次读写多个字节或者多个块(BLOCK)。CMD53的命令格式如下：

第一位是1,为开始位，然后是一位方向位，总是1，代表方向为HOST向DEVICE设备传送，其后6位为命令号，这里是110101b，用十进制表示为53，CMD53的名字也由此而来。

然后是1位的读写标志。接着是3位功能号，这个同CMD52都是相同的。Block_Mode如果1代表是块传输模式，否则为字节传输模式。

OP Code为操作位，如果是0，代表数据往固定的位置读写，如果1代表是地质增量读写。例如，对地址0固定读写16个字节，相当于16次读写的地址0，而对地址0增量读写16个字节，相当于读写0~15地址的数据。

然后是17位的地址寄存器，可以寻址到128K字节的地址，然后是9位的读写的计数，对于字节读取，读写大小就是这个计数，而对于块读写，读写的大小是计数乘以块的大小。

随后的7位为CRC校验码。最后一位为1。

当读写操作是块操作的时候，块的大小是可以通过设置FBR中的相关寄存器来设置。

同CMD52命令不同的是，CMD53没有返回的命令的，这里判断是否DEVICE设备读写完毕是需要驱动里面自己判断的，一般有2个方法:
1.设置相应的读写完毕中断。如果DEVICE设备读写完毕，则对HOST设备发送中断。
2.2.HOST设备主动查询DEVICE设备是否读写完毕，可以通过CMD命令是否有返回来判断是否DEVICE是否读写完毕

响应

响应，也可以称为response，由Device通过CMD线发送给Host，作为对command的响应，传输也是MSB优先，它的格式与commad不同的地方是response格式取决于response的类型，类型不一样，长度也不一样。
SD卡支持5种response type：R1，R1b，R2，R3，R6。
SDIO卡额外支持2种response type：R4，R5。

由Device回复的response分为两种，短响应和长响应。
长响应和短响应的唯一区别就是32bit的参数是128bit位宽，由四个寄存器填充；
响应分为：
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start bit和transmission bit都固定为0；
command index代表命令的索引，表示回复的是哪个Command；
card status用于表示传输过程中card的状态信息，它有32bit/120bit，除去reserved bit以外，其他的bit都代表一个状态标志，用于表示card处理上一个command时的某些状态。
CRC7：7位CRC校验值，G(x)=x7+x3+1
End bit:结束位，值固定为1

除了R3类型之外，所有响应都用CRC7(7位CRC校验码)来保护，所有响应也是以结束位结束“1”。
SD卡有5种响应类型，SDI/O卡增加了的R4，R5类型的响应。

R1(正常响应命令)

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R1b响应

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R2(CID、CSD寄存器)响应

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R3(OCR寄存器)响应

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R4响应

用来回复CMD5，该CMD是给SDIO card专用的，用来查询card中支持的电压域，response则回复支持的电压域。
响应CMD5，并把OCR寄存器作为响应数据.。

R5响应

CMD52是一个读写寄存器的指令，R5用于CMD52的响应。

R6(发布的RCA寄存器响应)响应

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R7(卡接口条件)响应

卡支持的电压信息通过CMD 8的响应发送，Bit[19：16] 表明卡支持的电压范围，卡接受提供的电压范围就返回R7响应。卡会在响应的参数中返回电压范围和检查模式。
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数据

数据可以在主机和SD卡之前传输，通过Data0或者Data0-Data3。
数据传输都是以块（Block）为单位的，为512字节的倍数。数据块后边会紧跟一个crc校验。

数据传输有2种方式：
标准字节（8bit）传输
扩展字节（512b）传输，按比特流传输时，一次传输64个字节。

数据可以从主机到卡，也可以从卡到主机，通过数据线传输，SDIO总线定义了3种数据模式-1bit、4bit、8bit，其中SD卡只用到1bit和4bit模式，SD卡传输数据时使用的是4bit模式。
(1)常规数据模式(1bit模式) ：数据通过DATO数据线传输，常规数据按照低字节在前，高字节在后的顺序传输，但是每个字节的数据则是按照高位在前，低位在后的顺序

(2)宽位数据模式(4bit模式)：数据通过DAT 0_{3数据线传输，宽位数据传输顺序与常规数据模式类似，也是低字节在前，高字节在后的顺序。由于数据线由1根变为4根，数据由串行改为并行传输，DAT3}DAT0依次先发送高4位，再发送低四位。