在MCU与SD NAND通信时,判断使用的是SDIO还是SPI模式,需从硬件设计、软件配置、协议特性等多个维度综合分析。以下是具体分辨方法及步骤:
SDIO模式:
CLK(时钟线)
CMD(命令线)
DAT0-DAT3(数据线,4-bit模式下需全部连接)
需要连接以下专用引脚(以4-bit模式为例):
通常占用MCU的SDIO外设专用引脚(如STM32的PC8-PC11、PD2等)。
SPI模式:
SCK(时钟)
MOSI(主机输出从机输入)
MISO(主机输入从机输出)
CS(片选)
使用通用SPI引脚:
可能复用普通GPIO作为片选信号(如PA4)。
SD NAND若支持SPI模式,通常会在数据手册中明确标注兼容SPI协议。
SDIO模式需要MCU具备SDIO硬件控制器(部分低端MCU可能不支持)。
SDIO模式:
调用SDIO控制器初始化函数(如STM32的HAL_SD_Init()
)。
配置SDIO时钟分频、总线宽度(1-bit或4-bit)等参数。
SPI模式:
调用SPI外设初始化函数(如HAL_SPI_Init()
)。
需手动实现SD/SPI协议栈(发送CMD0、CMD8等初始化命令)。
SDIO模式:
使用标准的SD命令(如CMD0、CMD8、CMD55等)。
数据传输以块(Block)为单位(通常512字节)。
SPI模式:
发送命令时需在指令前加0x40
(如CMD0变为0x40+0x00=0x40
)。
通过SPI的CS信号控制通信启停。
确认芯片是否支持SPI模式:
部分SD NAND仅支持SD模式。
支持SPI的芯片会明确标注。
引脚定义:
SDIO模式下,SD NAND的DAT1
和DAT2
可能悬空(1-bit模式)。
SPI模式下,DAT0
对应MISO,CMD
对应MOSI,CLK
共用。
SDIO模式:
理论速度可达50MHz(4-bit模式下约25MB/s)。
支持DMA传输,适合高速数据读写。
SPI模式:
通常最高时钟频率为25-50MHz(实际速率约1-5MB/s)。
性能受限于SPI外设和软件协议栈效率。
抓取CLK和DAT0/DAT1信号:
SDIO模式:CMD线上有连续的命令(CMD0, CMD8等)和响应(R1, R7等)。
SPI模式:CS信号拉低后,通过MOSI/MISO传输指令和数据(指令格式为0x40 + 命令号
)。
发送CMD0(复位指令):
在SPI模式下,CMD0对应0x40 0x00
(需CS拉低)。
在SDIO模式下,直接发送CMD0(无需额外前缀)。
观察响应:
SPI模式下,响应通过MISO返回(如0x01表示空闲状态)。
SDIO模式下,响应通过CMD线返回(R1格式)。
写入大块数据(如512KB)并计时:
SDIO模式速度显著高于SPI模式。
SPI模式可能因软件协议栈效率低导致速度瓶颈。
场景 | 推荐模式 | 原因 |
---|---|---|
高速数据采集(如视频流) | SDIO | 支持4-bit总线,DMA传输,速率快 |
低端MCU(无SDIO外设) | SPI | 仅需通用SPI接口,硬件成本低 |
低功耗设备(如穿戴设备) | SPI | SPI接口功耗更低,且可动态关闭片选 |
兼容旧硬件设计 | SPI | 无需改动原有SPI硬件电路 |
硬件设计:通过引脚连接和MCU外设资源判断。
软件配置:查看初始化代码和协议实现方式。
数据手册:确认芯片支持的通信模式。
实测验证:逻辑分析仪抓取信号或发送测试指令。
若仍无法确定,建议优先参考SD NAND厂商芯存者提供的参考设计,或直接测试两种模式的兼容性。