一，sdio cmd

• cmd：bus上一个cmd代表一个命令的开始令牌（token），它是在CMD信号线上传输，由host发送到device。
• response：在device收到这个cmd之后会在CMD信号线上返回一个response令牌（token）用来回复之前接收到的命令。但是不是所有的cmd，sdio device都会回复，如果sdio device没有包含memory portion，则不会响应给SD card的cmd命令。同样的SD card也不会响应给sdio device专用的cmd。
  

二，sdio 命令格式

 1) Commond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，先它的格式如下图所示：

格式说明如下：

• 47bit 起始位start bit始终为0
• 46bit 代表传输的方向，bit = 1代表由host端发送给device端，bit = 0代表由device端回复给host
• [45:40]bit 代表命令索引command index，例如CMD0 这项值为0 ，CMD5则这项值为5，它的范围是0-63
• [39:8]bit 是该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
• [7:1]bit 这7位是CRC校验码，它是对[47-8]bit进行循环冗余校验所得到的值，其中command和response使用的多项式生成公式都是
  $$G(x)=x^7+x^3+1$$
    data line的校验方式与command有所不同，它使用的是CRC16，而Command使用的是CRC7
• End bit,始终为1，代表cmd命令结束

 2) response格式

  同样所有的response都是通过CMD Line有device进行发送，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。
  但是所有的response类型它的格式起始位都是0，接着一位代表传输方向固定为0。除去R3以外，其他的response都附带CRC。
  SD 内存卡支持五种response type：R1，R1b，R2，R3，R6
  SDIO卡额外支持2中response type：R4，R5

• Response R1 (normal response command):
  
   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，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。
• response R1b
   与R1不用的是card可能会在收到相应的command之后根据card自身的状态在data line上面发送card busy
• resposne R2
   它的长度是136个bit，如果[127:1]位中包含的是CID寄存器中的信息，那么该response回复的是CMD2和CMD10，如果[127:1]位中包含的是CSD寄存器中的信息，则回复的是CMD9
  
• response R3
   回复code的长度是48bit，其中包含了OCR寄存器中的信息，SD memory card用来回复ACMD41
  
• response R6
   用来回复CMD3
  
• response R7
   回复code的长度是48bit，用来表示该card支持的电压信息，[19:16]代表card中支持的电压信息，用来回复CMD8
  
• response R4
   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
  
• response R5
   用来回复CMD52，该CMD是给SDIO card专用的

 3) Command Class

 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。
 下图为class0（basic commands）

三，SD，SDIO 寄存器

 1) SD memory register

 SD card支持OCR, CID, CSD, RCA, DSR SCR寄存器，这些寄存器都是通过相应的CMD进行读取

• OCR(operation conditions register)32bit寄存器包含了Vdd支持电压，并且包含了card的状态信息，用以表示该card是否power up，以及表示card是否为大容量和标准容量。
  
• CID(Card IDentification) 128bit寄存器，它包含了card identification information，寄存器的field定义如下图：
  
• CSD(Card-Specific Data) Register包含了数据格式，支持的command classes，纠错类型，最大数据访问时间，是否可以使用DSR寄存器等。
• RCA register(relative card address register) register 相对地址寄存器包含了在扫卡期间由卡publish的地址。
• DSR register(driver stage register)
• SCR register(SD CARD Configuration Register)包含了制造商设置的配置信息，比如支持的SD version，SD Security Support，SD_BUS_WIDTHS等

 2) SDIO register

 sdio寄存器和sd memory寄存器有所不同，有些寄存器在sdio card中没有，有些寄存器位跟SD card也不一样。
 OCR register，sdio card是通过CMD5，来获取OCR的寄存器信息，它与SD card不同的在于它只有24bit，并且只包含card所支持的电压域信息，如下图所示：

 host通过CMD5来查询sdio card的电压支持域，CMD5格式如下图所示：

• S(tart bit): 起始位为0
• D(irection): 方向，1代表是从host发送给device
• Command Index: CMD的index value是 000101
• Stuff Bits: 填充位为0.
• S18R: host是否支持1.8v信号电压切换，card 支持UHS模式host需要切换1.8v信号电压
• I/O OCR: HOST Vdd支持的电源域
• CRC7: 7bit CRC校验码
• End bit: 结束位为1
  
• S(tart bit): 起始位为0
• D(irection): 方向为0，代表是从device发送给host
• Reserved: 预留位为1.
• C: 在host 发送CMD5且满足card的电压域时card response并设置该位为1，代表card初始化完成
• Number of I/O Functions: 表示该sdio card所支持的I/O function数量
• Memory Present: 表示该card是否包含SD memory portion
• S18A: 表示card支持1.8V电压切换，也就是支持UHS模式（超高速模式）
• I/O OCR: 支持的操作电压域

 RCA register，相对地址寄存器包含了在扫卡期间由卡publish的地址，通过CMD3获取RCA值
 CSR register，对combo sdio card有效[12:9]bit表示memory controller state，如果是sdio only card这该bit feild无效

四，SDIO 公共I/O区(Common I/O Area)

 host通过读取function 0来获取寄CIA存器的值。它包含三个部分寄存器：

1. Card Common Control Registers (CCCR)
2. Function Basic Registers (FBR)
3. Card Information Structure (CIS)

 SDIO card和SD card有一个很重要的区别是，SDIO card拥有CIA也称作function 0，为此SDIO有专门读写CIA中寄存器的commond(CMD52)，

1) SDIO CCCR公共寄存器组

 CCCR全称是Card Common Control Registers，它的地址是0x00 - 0xff，每个地址中8位数据，CCCR中有些寄存器是是8位的，有些寄存器是24位的比如CIS pointer寄存器，它有连续三个地址构成。如果读24位的寄存器，需要用CMD52读三次，每次读一个字节。寄存器表如下图所示

CCCR中寄存器可用于控制I/O，使能中断，读取card information,报告sdio控制器的状态等。

• CCCR version寄存器可以读取card支持的SDIO version
• Bus Width寄存器读取card支持的Bus Width为1bit还是4bit
• Card Capability寄存器中读取该card是否为High speed card
• UHS-I Support寄存器获取card支持的speed模式，如UHS_DDR50，UHS_SDR50，UHS_SDR104等

2) SDIO Function Basic Registers

 一个SDIO card支持1到7个Function和一个function 0(CIA)组成。function 0包含了SDIO协议的版本号，BUS MODE，Speed MODE，块大小等信息。每一个function都是独立，它相当于一个包含在card中的I/O device。对于card中所支持的function数量，是通过host发送CMD5，card response中的得到。对于这部分寄存host通过CMD52，CMD53进行读写。对于每一个支持的I/O function在CIA中都有256byte个字节大小的FBR寄存器用来确定I/O function的功能，需求，并使能软件的加载。它的地址是从0x00n00 to 0x00nFF（n为1到7），下图是FBR寄存器在Internal map中所处的位置。

 为了满足SDIO卡的“即插即用”每个function都包含一段存储区，用来存储驱动程序或者应用程序，CSA存储区可以起到该作用，如上图所示通过FBR window寄存器可以对CSA 区域进行读写，现在的CSA存储区是被SDIO card制造商定制过的，里面存储空间可能是用来给module中某个function存储初始化固件用的。对于CSA存储区多字节读写可以用CMD53。

 SDIO对128k的CIA寄存器的读写使用的是CMD52

• IO_RW_DIRECT command（CMD52）该命令是读取某个I/O寄存器最快的方法，通常用来初始化某些寄存器或者读取某些寄存器以获取状态。CMD52格式如下：
  
  R/W flag：这一位是对IO操作的读写标志，0代表读，1代表写
  Function NUmber：function number，如果是CIA中寄存器，则该位为0，如果是function unique则是对应的function number
  RAW flag：置1并且RW flag为1，发送cmd后在response中会包含从寄存器中读出来的值，如果是置0，那么response中和write data的值一样
  Write Data：RAW flag为0时该域为写入寄存器的值
  Register Address：读写寄存器的地址
• IO_RW_DIRECT Response (R5)
  该命令用来回复CMD52，Respons格式如下图所示：
  
  D ：0代表 response
  Command index：回复的命令索引
  Response Flags： 表示SDIO card的状态标志
  Read or Write Data: 如果Raw flag为1，并且cmd是write那么这几个bit是从寄存器里面实际读出来的值，如果raw flag为0则该field为write进去的值。如果cmd是read那么这几个bit是读出来的IO寄存器里面的值。

3) CIS Area

  CCCR中和FBR中包含CIS pointer寄存器，该寄存器24bit用于指向对应card和function在CIS Area中CIS信息的地址。如图所示：

下图为CIS Area，card和每个function的CIS寄存器都在其中

在实际指向的CIS寄存器中包含了card和每个function更完整的信息，CIS寄存器中包含了多组信息，每组信息称为一个tuple，它的格式如下：

 card和function的 vendor id和device id都是在CIS寄存器中读出来的。

引用资料：
Part_E1_SDIO_Simplified_Specifcation_Ver3.00_20110225
SD Specifications_Part_1_Physical_Layer_Specification_Ver3.00_Final_090416