SDIO 枚举协商的详细流程
SDIO（Secure Digital Input Output）枚举是主机识别并配置连接的 SDIO 设备（如 Wi-Fi 模块或存储卡）的核心过程，通过协议协商确定通信模式、总线参数等。完整流程基于主从架构，由主机主导，具体步骤如下：
1. 初始化阶段
主机通电后，向 SDIO 设备提供基础电源（默认 3.3V）和时钟信号（CLK），确保设备进入待机状态；同时通过 CMD 线发送初始化命令（如 CMD0 复位设备），使设备准备好后续交互 1。此阶段重点建立物理层同步，时钟频率通常从低速开始（如 400kHz）以兼容老旧设备 8。
2. 识别设备阶段
主机广播 "识别命令"（如 CMD5，专用于 SDIO 设备），询问设备类型和能力；设备通过 DAT 线响应，返回其身份信息（如 Vendor ID、设备类别——Wi-Fi 模块或 SD 卡）。主机据此验证设备合法性及支持的模式（如 1-bit 或 4-bit 总线）12。
3. 分配地址阶段
主机为已验证设备分配唯一地址（Relative Address，RCA），通过 CMD3 命令发送地址值；设备保存该地址并确认响应，后续所有通信均基于此地址定位设备 1。此步骤避免总线上的多设备冲突 2。
4. 配置阶段
主机根据设备能力发起参数协商：
总线模式切换：通过 ACMD6 命令切换数据线宽度（例如从 1-bit 升级至 4-bit 并行传输）。
电压与速率协商：主机发送 CMD11 请求切换到 1.8V 低电压（若设备支持 UHS-I），并基于 CMD6 选择最优速度模式（如 SDR25 或 DDR50），设备返回支持的频率列表 。
功能寄存器配置：主机写入设备的功能寄存器（如中断使能、块大小设置），定制化设备行为 。
5. 功能探测阶段
主机执行实际测试以确认设备功能：
发送读写命令（如 CMD53）验证数据传输路径；
触发中断测试（DAT1 线），检查设备能否主动通知事件（如数据就绪）；
对于存储卡，读取特定扇区；对于 Wi-Fi 模块，发送测试报文 。
设备响应操作结果，主机据此判断是否正常 。
6. 枚举完成阶段
主机确认所有测试通过后，设备进入工作状态。此时，SDIO 设备可执行正常任务（如传输数据或处理中断），主机停止枚举流程并释放控制权 。
SDIO的工作电平探测和协商
1. 协议规范与初始化机制
CMD8的电压强制要求
根据SD协议规范，设备初始化阶段（含CMD8）必须使用3.3V电平，原因包括：
默认供电状态：SD卡上电后，I/O引脚默认仅支持3.3V输入，尚未激活1.8V模式
电气兼容性：所有SD2.0及以上版本设备必须兼容3.3V初始通信（即使后续切至1.8V）
CMD8的功能设计
电压协商探测：主机通过CMD8参数声明支持的电压范围（如0x1AA表示2.7-3.6V），子卡响应包含其电压支持标志
协议版本检测：无CMD8响应表明子卡仅支持SD1.0协议（仅3.3V）；有响应则支持SD2.0+协议（可切1.8V）
2. 1.8V子卡的安全机制
即便子卡仅支持1.8V工作电压，在接收3.3V CMD8时仍通过以下设计保障安全：
电气层保护
钳位二极管：子卡I/O引脚内置保护电路，将输入信号电压钳制在安全范围（通常≤VDD+0.3V）
低速模式容差：CMD8阶段时钟频率仅为400kHz，信号畸变风险低13。
协议层响应策略
子卡在3.3V信号下解析CMD8参数
若发现主机不支持1.8V（如参数未包含1.8V标志）：返回电压不匹配响应（如Voltage Field = 0），触发主机放弃初始化
若主机支持1.8V：子卡响应电压匹配标志，后续通过CMD11切换至1.8V模式
3. 如不巧主机不支持sdio接口的1.8V切换，从设备的sdio接口又是1.8V的
那么主机的dts的shci主机节点就要设置no-1-8-v属性来声明不支持1.8V切换，该属性会禁用SD规范中的电压切换流程（CMD11命令），避免设备协商切换到1.8V模式，因为主机不支持1.8V，应该这样来避免流程出错
但是需要通过电平转换模块，来将3.3V的主机信号，转换成1.8V的信号到从机
SDIO 模式可分为 传输协议 和 电气规范
命令体系
SDIO（Secure Digital Input Output）协议的命令体系包含多种类型，按功能和用途可分为以下四类，各类型的核心命令及作用如下表所示
🔍 一、标准命令（Standard Commands）
| 命令 | 功能描述 | 典型应用场景 | 响应类型 |
|---|---|---|---|
| CMD0 | 复位设备至空闲状态（Idle） | 初始化流程起点 | 无响应 |
| CMD2 | 获取设备的CID（Card Identification Register） | 设备身份识别 | R2 |
| CMD3 | 获取设备的RCA（Relative Card Address） | 分配唯一设备地址 | R6 |
| CMD7 | 通过RCA选择/取消选择设备 | 激活设备通信 | R1/R1b |
| CMD8 | 检查设备支持的电压范围（如2.7–3.6V） | SDHC/SDXC卡初始化兼容性校验 | R7 |
| CMD13 | 查询设备状态寄存器内容 | 实时监控设备异常状态 | R1 |
二、应用命令（Application Commands, ACMD）
| 命令 | 功能描述 | 依赖的前置命令 | 响应类型 |
|---|---|---|---|
| ACMD41 | 初始化设备并协商操作条件（OCR寄存器，含电压范围及高速支持标志HCS位） | CMD55 | R3 |
| ACMD6 | 配置总线宽度（1-bit或4-bit模式，如参数0x00000202表示4-bit总线） |
CMD55 | R1 |
| ACMD51 | 读取设备的SCR（SD配置寄存器），获取安全特性信息 | CMD55 | R1 |
📡 三、SDIO专属命令
| 命令 | 功能描述 | 响应类型 | 适用设备 |
|---|---|---|---|
| CMD5 | 检测SDIO设备并获取其支持电压范围（响应包含OCR字段） | R4/R5 | 仅SDIO设备 |
| CMD52 | 单字节读写I/O设备寄存器（如配置Wi-Fi模块中断使能位） | R5 | 仅SDIO设备 |
| CMD53 | 多字节/块数据传输（如批量读写Wi-Fi模块数据缓冲区） | R5 | 仅SDIO设备 |
🧩 四、响应类型
SDIO协议定义了多种响应格式，与命令类型强关联：
| 响应类型 | 长度 | 用途 | 对应命令示例 |
|---|---|---|---|
| R1 | 32-bit | 返回通用状态（含错误标志） | CMD7、CMD13 |
| R1b | 32-bit+ | R1扩展，含忙状态指示（DAT线持续低电平） | CMD12（停止传输） |
| R2 | 136-bit | 返回长数据（CID/CSD寄存器内容） | CMD2、CMD9 |
| R3 | 32-bit | 返回OCR寄存器值（电压范围） | ACMD41 |
| R6 | 32-bit | 返回分配的RCA地址 | CMD3 |
| R7 | 32-bit | 返回电气特性（电压支持及检查模式） | CMD8 |
| R4/R5 | 32-bit | SDIO专用响应（含中断状态或I/O错误信息） | CMD5、CMD52、CMD53 |