Subversion Repositories Projects

#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>
#include <string.h>
#include "sdc.h"
#include "ssc.h"
#include "timer0.h"
#include "printf_P.h"
#include "crc16.h"

//#define _SD_DEBUG

#define CMD_GO_IDLE_STATE               0x00    /* CMD00: response R1 */
#define CMD_SEND_OP_COND                0x01    /* CMD01: response R1 */
#define CMD_SEND_IF_COND                0x08    /* CMD08: response R7 */
#define CMD_SEND_CSD                    0x09    /* CMD09: response R1 */
#define CMD_SEND_CID                    0x0A    /* CMD10: response R1 */
#define CMD_SEND_STATUS                 0x0D    /* CMD13: response R2 */
#define CMD_SET_BLOCKLEN                0x10    /* CMD16: arg0[31:0]: block length, response R1*/
#define CMD_READ_SINGLE_BLOCK   0x11    /* CMD17: arg0[31:0]: data address, response R1 */
#define CMD_WRITE_SINGLE_BLOCK  0x18    /* CMD24: arg0[31:0]: data address, response R1 */
#define CMD_APP_CMD                             0x37    /* CMD55: response R1 */
#define CMD_READ_OCR                    0x3A    /* CMD58: response R3 */
#define CMD_CRC_ON_OFF                  0x3B    /* CMD59: arg0[31:1]: stuff bits, arg0[0:0]: crc option, response R1 */
#define ACMD_SEND_OP_COND               0x29    /* ACMD41: arg0[31]: stuff bits, arg0[30]: HCS, arg0[29:0] stuff bits*, response R1 */

#define R1_NO_ERR                               0x00
#define R1_IDLE_STATE                   0x01
#define R1_ERASE_RESET                  0x02
#define R1_ILLEGAL_CMD                  0x04
#define R1_COM_CRC_ERR                  0x08
#define R1_ERASE_SEQUENCE_ERR   0x10
#define R1_ADDRESS_ERR                  0x20
#define R1_PARAMETER_ERR                0x40
#define R1_BAD_RESPONSE                 0x80

#define R2_NO_ERR                               0x00
#define R2_CARD_LOCKED                  0x01
#define R2_ERASE_WRITE_PROT_ERR 0x02
#define R2_UNKOWN_ERR                   0x04
#define R2_CARD_CTRL_ERR                0x08
#define R2_CARD_ECC_ERR             0x10
#define R2_WRITE_PROT_ERR               0x20
#define R2_ERASE_PARAM_ERR              0x40
#define R2_OUT_OF_RANGE_ERR             0x80

#define DATA_START_TOKEN                0xFE
#define DATA_RESPONSE_MASK              0x1F
#define DATA_RESPONSE_OK                0x05
#define DATA_RESPONSE_CRC_ERR   0x0B
#define DATA_RESPONSE_WRITE_ERR 0x1D

typedef enum
{
        VER_UNKNOWN,
        VER_1X,
        VER_20
} SDVersion_t;

typedef struct
{
  uint8_t Valid;
  SDVersion_t Version;  // HW-Version
  uint32_t Capacity;                    // Memory capacity in bytes
  uint8_t CID[16];                      // CID register
  uint8_t CSD[16];                      // CSD register
} __attribute__((packed)) SDCardInfo_t;


volatile SDCardInfo_t SDCardInfo;

//________________________________________________________________________________________________________________________________________
// Function:    CRC7(uint8_t* cmd, uint32_t len);
//
// Description: This function calculated the CRC7 checksum used in the last byte of a spi command frame.
//
//
// Returnvalue: the function returns the crc7 including bit 0 set to 1
//________________________________________________________________________________________________________________________________________

uint8_t CRC7(uint8_t *cmd, uint32_t len)
{
        uint8_t i, a;
        uint8_t crc, Data;

        crc = 0; // init CRC buffer
        for (a = 0; a < len ;a++) // for every byte in the msg
        {
                Data = cmd[a];
                for (i=0;i<8;i++) // for every bit in the byte
                {
                        crc <<= 1; // shift crc
                        if ((Data & 0x80)^(crc & 0x80)) crc ^=0x09;       //xor
                        Data <<= 1;     // shift data  for next bit
                }
        }
        crc = (crc<<1)|1; // set terminating bit to 1
        return(crc);
}


uint8_t SDC_WaitForBusy(uint16_t timeout)
{
        uint8_t rsp = 0;
        uint16_t timestamp = 0;

        SSC_Enable();                           // enable chipselect.
        timestamp = SetDelay(timeout);
        do
        {
                rsp = SSC_GetChar();
                if(CheckDelay(timestamp)) break;
        }while(rsp != 0xFF);            // wait while card is busy (data out low)
        return(rsp);
}

//________________________________________________________________________________________________________________________________________
// Function:    SDC_SendCMDR1(uint8_t CmdNo, uint32_t arg);
//
// Description: This function send a command frame to the SD-Card in spi-mode.
//
//
// Returnvalue: The function returns the first response byte like for R1 commands
//________________________________________________________________________________________________________________________________________
uint8_t SDC_SendCMDR1(uint8_t CmdNo, uint32_t arg)
{
        uint8_t r1;
        uint16_t timeout = 0;
        uint16_t a;
        uint8_t cmd[6];

        cmd[0] = 0x40|CmdNo;    // set command index
        cmd[1] = (arg & 0xFF000000)>>24;
        cmd[2] = (arg & 0x00FF0000)>>16;
        cmd[3] = (arg & 0x0000FF00)>>8;
        cmd[4] = (arg & 0x000000FF);
        cmd[5] = CRC7(cmd, 5); // update checksum
        #ifdef _SD_DEBUG
        printf("\r\nCmd=%02X, arg=%04X%04X", CmdNo, (uint16_t)(arg>>16), (uint16_t)(0xFFFF & arg));
        #endif
        SSC_Disable();                  // disable chipselect.
        SSC_PutChar(0xFF);      // dummy to sync
        SSC_Enable();                   // enable chipselect.

        SDC_WaitForBusy(500);   // wait 500ms until card is busy

        for (a = 0;a < 6; a++) // send the command sequence to the sdcard (6 bytes)
        {
                SSC_PutChar(cmd[a]);
                _delay_loop_2(10);
        }
        // get response byte
        do
        {
                r1 = SSC_GetChar();       // get byte from sd-card
                if (timeout++ > 500) break;
        }while(r1 == 0xFF); // wait for the response byte from sd-card.
        #ifdef _SD_DEBUG
        printf("-->R1=%02X", r1);
        #endif
        return(r1);
}

//________________________________________________________________________________________________________________________________________
// Function:    SDC_SendACMDR1(uint8_t CmdNo, uint32_t arg);
//
// Description: This function send a application command frame to the SD-Card in spi-mode.
//
//
// Returnvalue: The function returns the first response byte like for R1 commands
//________________________________________________________________________________________________________________________________________
uint8_t SDC_SendACMDR1(uint8_t CmdNo, uint32_t arg)
{
        uint8_t r1 = 0xFF;
        r1 = SDC_SendCMDR1(CMD_APP_CMD, 0UL);
        if(r1 & R1_BAD_RESPONSE) return(r1);
        r1 = SDC_SendCMDR1(CmdNo, arg);
        return(r1);
}

//________________________________________________________________________________________________________________________________________
// Function:    SDC_GetData(uint8_t * cmd ,u8 *Buffer, u32 len);
//
// Description: This function sneds cmd an reads a datablock of len from the sd-card
//
//
// Returnvalue: SD_Result_t
//________________________________________________________________________________________________________________________________________

SD_Result_t SDC_GetData(uint8_t CmdNo, uint32_t addr, uint8_t *Buffer, uint32_t len)
{
        uint8_t rsp;
        uint16_t a, crc16;
        SD_Result_t result = SD_ERROR_UNKNOWN;

        // send the command
        rsp = SDC_SendCMDR1(CmdNo, addr);
        if (rsp != R1_NO_ERR)
        {
                result = SD_ERROR_BAD_RESPONSE;
                goto end;
        }

        do
        {
                rsp = SSC_GetChar();
                if((rsp & 0xF0) == 0x00) // data error token
                {
                        result = SD_ERROR_READ_DATA;
                        goto end;
                }
        }while(rsp != DATA_START_TOKEN);
        // data start token received
        for (a = 0; a < len; a++)       // read the block from the SSC
        {
                Buffer[a] = SSC_GetChar();
        }
        // Read two bytes CRC16-Data checksum
        crc16 = SSC_GetChar(); // highbyte first
        crc16 = (crc16<<8)|SSC_GetChar(); // lowbyte last
/*      if(crc16 != CRC16(Buffer, len)) result = SD_ERROR_CRC_DATA;
        else */result = SD_SUCCESS;

        end:
        if(result != SD_SUCCESS)
        {
                printf("Error %02X reading data from sd card (R1=%02X).\r\n", result, rsp);
        }
        return(result);
}


//________________________________________________________________________________________________________________________________________
// Function:    SDC_PrintCID(u8 * pCID);
//
// Description: This function prints the CIS register in a human readable format.
//
//
// Returnvalue: the function returns nothing
//________________________________________________________________________________________________________________________________________

void SDC_PrintCID(uint8_t * pCID)
{
        uint8_t pn[6];
        uint16_t temp1, temp2;

        printf("\r\n  Manufacturer ID: %i\r\n", pCID[0]);
        memcpy(pn, &pCID[1], 2);
        pn[2] = '\0'; // terminate string
        printf("  Application ID: %s\r\n",pn);
        memcpy(pn, &pCID[3], 5);
        pn[5] = '\0'; // terminate string
        printf("  Product Name: %s\r\n",pn);
        printf("  Product Rev.: %i.%i\r\n",pCID[8]>>4, pCID[8]&0xF);
        printf("  Serial No.: ");
        for(temp1 = 0; temp1<4; temp1++)
        {
                printf("%02X", pCID[9+temp1]);
        }
        printf("\r\n");
        temp1 = pCID[14] & 0x0F;    // month
        temp2 = ((pCID[14]>>4)|(pCID[13]<<4)) + 2000; // year
        printf("  Manufac. Date: %i/%i\r\n\r\n",temp1, temp2);
}

//________________________________________________________________________________________________________________________________________
// Function:    SDC_GetCID(uint8_t * pCID);
//
// Description: This function reads the CIS register form the sd card in spi mode.
//
//
// Returnvalue: the function returns error state
//________________________________________________________________________________________________________________________________________

SD_Result_t SDC_GetCID(uint8_t * pCID)
{
        return SDC_GetData(CMD_SEND_CID, 0UL, pCID, 16);
}

//________________________________________________________________________________________________________________________________________
// Function:    SDC_GetCSD(uint8_t * pCSD);
//
// Description: This function reads the CSD register form the sd card in spi mode.
//
//
// Returnvalue: the function returns error state
//________________________________________________________________________________________________________________________________________

SD_Result_t SDC_GetCSD(uint8_t * pCSD)
{
        return SDC_GetData(CMD_SEND_CSD, 0UL, pCSD, 16);
}


//________________________________________________________________________________________________________________________________________
// Function:    SDC_Init(void);
//
// Description: This function initialises the SDCard to spi-mode.
//
//
// Returnvalue: the function returns 0 if the initialisation was successfull otherwise the function returns an errorcode.
//________________________________________________________________________________________________________________________________________

SD_Result_t SDC_Init(void)
{
        uint16_t timeout = 0;
        uint8_t rsp[6]; // SD-SPI response buffer
        SD_Result_t result = SD_ERROR_UNKNOWN;

        if(SD_SWITCH) // init only if the SD-Switch is indicating a card in the slot
        {
                printf("\r\n SSC init...");
                SSC_Init();
                printf("ok");

                //_delay_loop_2(1050);

                printf("\r\n SDC init...");
                SDCardInfo.Valid = 0;
                /* The host shall supply power to the card so that the voltage is reached to Vdd_min within 250ms and
                start to supply at least 74 SD clocks to the SD card with keeping cmd line to high. In case of SPI
                mode, CS shall be held to high during 74 clock cycles. */
                SSC_Disable(); // set SD_CS high
                for (timeout = 0; timeout < 15; timeout++)      // 15*8 = 120 cycles
                {
                        SSC_PutChar(0xFF);
                }

                // switch to idle state
                #ifdef _SD_DEBUG
                printf("\r\nGoing idle state..");
                #endif
                timeout = 0;
                do
                {
                        rsp[0] = SDC_SendCMDR1(CMD_GO_IDLE_STATE, 0UL);
                        if (timeout++ > 500)
                        {
                                printf("reset timeout");
                                result = SD_ERROR_RESET;
                                goto end;
                        }
                }while(rsp[0] != R1_IDLE_STATE);
            // enable crc feature
/*              if(SDC_SendCMDR1(CMD_CRC_ON_OFF, 1UL) != R1_IDLE_STATE)
                {
                                printf("Bad cmd59 R1=%02X.", rsp[0]);
                                result = SD_ERROR_BAD_RESPONSE;
                                goto end;
                }*/
                // check for card hw version
                // 2.7-3.6V Range = 0x01, check pattern 0xAA
                rsp[0] = SDC_SendCMDR1(CMD_SEND_IF_COND, 0x000001AA);
                // answer to cmd58 is an R7 response (R1+ 4Byte IFCond)
                if(rsp[0] & R1_BAD_RESPONSE)
                {
                        printf("Bad cmd8 R1=%02X.", rsp[0]);
                        result = SD_ERROR_BAD_RESPONSE;
                        goto end;
                }
                if(rsp[0] & R1_ILLEGAL_CMD)
                {
                        //Ver1.X SD Memory Card or not a SD Memory Card
                        SDCardInfo.Version = VER_1X;
                }
                else
                {
                   // Ver2.00 or later SD Memory Card
                   // reading the remaining bytes of the R7 response
                   SDCardInfo.Version = VER_20;
                   for(timeout = 1; timeout < 5; timeout++)
                   {
                                rsp[timeout] = SSC_GetChar();
                   }
                   //check pattern
                   if(rsp[4]!= 0xAA)
                   {
                                printf("Bad cmd8 R7 check pattern.\r\n");
                                result = SD_ERROR_BAD_RESPONSE;
                                goto end;
                   }
                   if ( (rsp[3] & 0x0F)!= 0x01 ) // voltage range is not 2.7-3.6V
                   {

                                printf("Card is incompatible to 3.3V.\r\n");
                                result = SD_ERROR_BAD_VOLTAGE_RANGE;
                                goto end;
                   }
                }

                rsp[0] = SDC_SendCMDR1(CMD_READ_OCR, 0UL);
                // answer to cmd58 is an R3 response (R1 + 4Byte OCR)
                if(rsp[0] & R1_BAD_RESPONSE)
                {
                        printf("Bad cmd58 R1 %02x.", rsp[0]);
                        result = SD_ERROR_BAD_RESPONSE;
                        goto end;
                }
                if(rsp[0] & R1_ILLEGAL_CMD)
                {
                        printf("Not an SD-CARD.");
                        result = SD_ERROR_NO_SDCARD;
                        goto end;
                }
                // read 4 bytes of OCR register
                for(timeout = 1; timeout < 5; timeout++)
                {
                        rsp[timeout] = SSC_GetChar();
                }
                //      FollowMe & SD-Logger uses 3.3 V,  therefore check for bit 20 & 21
                if((rsp[2] & 0x30) != 0x30)
                {
                        // supply voltage is not supported by sd-card
                        printf("Card is incompatible to 3.3V.");
                        result = SD_ERROR_BAD_VOLTAGE_RANGE;
                        goto end;
                }

                // Initialize the sd-card sending continously ACMD_SEND_OP_COND (only supported by SD cards)
                timeout =  SetDelay(2000); // set timeout to 2000 ms (large cards tend to longer)
                do
                {
                        rsp[0] = SDC_SendACMDR1(ACMD_SEND_OP_COND, 0UL);
                        if(rsp[0] & R1_BAD_RESPONSE)
                        {
                                printf("Bad Acmd41 R1=%02X.", rsp[0]);
                                result = SD_ERROR_BAD_RESPONSE;
                                goto end;
                        }
                        if(CheckDelay(timeout))
                        {
                            printf("Init timeout.");
                                result = SD_ERROR_INITIALIZE;
                                goto end;
                        }
                } while(rsp[0] & R1_IDLE_STATE); // loop until idle state

                if(rsp[0] != R1_NO_ERR)
                {
                        printf("Init error.");
                        result = SD_ERROR_INITIALIZE;
                        goto end;
                }
                /* set block size to 512 bytes */
        if(SDC_SendCMDR1(CMD_SET_BLOCKLEN, 512UL) != R1_NO_ERR)
        {
                printf("Error setting block length to 512.");
                        result = SD_ERROR_SET_BLOCKLEN;
                        goto end;
        }

                //SSC_Disable(); // set SD_CS high
                // here is the right place to inrease the SPI baud rate to maximum
                //SSC_Enable(); // set SD_CS high

                // read CID register
                result = SDC_GetCID((uint8_t *)&SDCardInfo.CID);
                if(result != SD_SUCCESS)
                {
                        printf("Error reading CID.\r\n");
                        goto end;
                }

                // read CSD register
                result = SDC_GetCSD((uint8_t *)&SDCardInfo.CSD);
                if(result != SD_SUCCESS)
                {
                        printf("Error reading CSD.");
                        goto end;
                }

                printf("ok\r\n");

                uint8_t c_size_mult, read_bl_len;
                uint32_t c_size;

                switch(SDCardInfo.CSD[0]>>6) // check CSD Version
                {
                case 0x00: // if CSD is V1.0 structure (2GB limit)

                        /*
                        memory capacity = BLOCKNR * BLOCK_LEN
                        BLOCKNR = (C_SIZE+1) * MULT
                        MULT = 2^(C_SIZE_MULT+2)
                        BLOCK_LEN = 2^READ_BL_LEN

                        C_SIZE      is 12 bits [73:62] in CSD register
                        C_SIZE_MULT is  3 bits [49:47] in CSD register
                        READ_BL_LEN is  4 bits [83:80] in CSD register
                        */

                        read_bl_len = (SDCardInfo.CSD[5] & 0x0F);                               //CSD[05] -> [87:80]
                        c_size = ((uint32_t)(SDCardInfo.CSD[6] & 0x03))<<10;    //CSD[06] -> [79:72]
                        c_size |= ((uint32_t)SDCardInfo.CSD[7])<<2;                             //CSD[07] -> [71:64]
                        c_size |= (uint32_t)(SDCardInfo.CSD[8]>>6);                             //CSD[08] -> [63:56]
                        c_size_mult = (SDCardInfo.CSD[9] & 0x03)<<1;                    //CSD[09] -> [55:48]
                        c_size_mult |=(SDCardInfo.CSD[10] & 0x80)>>7;                   //CSD[10] -> [47:40]
                        SDCardInfo.Capacity = (uint32_t)(c_size+1)*(1L<<(c_size_mult+2))*(1L<<read_bl_len);
                        break;

                case 0x01: // if CSD is V2.0 structure (HC SD-Card > 2GB)

                        /*
                        memory capacity = (C_SIZE+1) * 512K byte
                        C_SIZE is 22 bits [69:48] in CSR register
                        */

                        c_size = ((uint32_t)(SDCardInfo.CSD[7] & 0x3F))<<16;    //CSD[07] -> [71:64]
                        c_size |= ((uint32_t)SDCardInfo.CSD[8])<<8;                             //CSD[08] -> [63:56]
                        c_size |= (uint32_t)SDCardInfo.CSD[9];                                  //CSD[09] -> [55:48];
                        SDCardInfo.Capacity = (c_size + 1)* 512L * 1024L;
                        break;

                default: //unknown CSD Version
                        SDCardInfo.Capacity = 0;
                        break;
                }

                switch(SDCardInfo.Version)
                {
                        case VER_1X:
                                printf("\r\n  SD-CARD V1.x");
                                break;
                        case VER_20:
                                printf("\r\n  SD-CARD V2.0 or later");
                        default:
                                break;
                }
                uint16_t mb_size = (uint16_t)(SDCardInfo.Capacity/(1024L*1024L));
                printf("\r\n  Capacity = %i MB", mb_size);

                SDC_PrintCID((uint8_t *)&SDCardInfo.CID);
                SDCardInfo.Valid = 1;
                // jump point for error condition before
                end:
                SSC_Disable();
        }
        else
        {
                SSC_Deinit();
                SDCardInfo.Valid = 0;
                result = SD_ERROR_NOCARD;
                printf("No Card in Slot.");
        }
        return(result);
}


//________________________________________________________________________________________________________________________________________
// Function:    SDC_Deinit(void);
//
// Description: This function deinitialises the SDCard interface.
//
//
// Returnvalue: the function returns 0 if the initialisation was successfull otherwise the function returns an errorcode.
//________________________________________________________________________________________________________________________________________

SD_Result_t SDC_Deinit(void)
{
        printf("\r\n SDC deinit...");
        SSC_Deinit();

        SDCardInfo.Valid = 0;
        SDCardInfo.Capacity = 0;
        SDCardInfo.Version = VER_UNKNOWN;

        printf("ok");
        return(SD_SUCCESS);
}

//________________________________________________________________________________________________________________________________________
// Function:    SDC_PutSector(uint32_t addr, const uint8_t *Buffer)
//
// Description: This function writes one sector of data to the SSC
//
//
// Returnvalue: SD_Result_t
//________________________________________________________________________________________________________________________________________

SD_Result_t SDC_PutSector(uint32_t addr, const uint8_t *Buffer)
{
        uint8_t rsp;
        uint16_t a, crc16;
        uint16_t timeout = 0;
        SD_Result_t result = SD_ERROR_UNKNOWN;

        addr = addr << 9; // convert sectoradress to byteadress
        rsp = SDC_SendCMDR1(CMD_WRITE_SINGLE_BLOCK, addr);
        if (rsp != R1_NO_ERR)
        {
                result = SD_ERROR_BAD_RESPONSE;
                goto end;
        }

        for (a=0;a<20;a++)                                      // at least one byte
        {
                SSC_GetChar();
        }
        crc16 = CRC16(Buffer, 512);         // calc checksum for data block
        SSC_PutChar(DATA_START_TOKEN);          // send data start of header to the SSC

        for (a=0;a<512;a++)                                     // transmit one sector (normaly 512bytes) of data to the sdcard.
        {
                SSC_PutChar(Buffer[a]);
        }
        // write two bytes of crc16 to the sdcard
        SSC_PutChar((uint8_t)(crc16>>8));               // write high byte first
        SSC_PutChar((uint8_t)(0x00FF&crc16));   // lowbyte last

        do                                                                      // wait for data response token
        {
                rsp = SSC_GetChar();
                if(timeout++ > 500)
                {
                        result = SD_ERROR_TIMEOUT;
                        goto end;
                }
        }while((rsp & 0x11) != 0x01 );
        // analyse data response token
        switch(rsp & DATA_RESPONSE_MASK)
        {
                case DATA_RESPONSE_OK:
                        result = SD_SUCCESS;
                        break;
                case DATA_RESPONSE_CRC_ERR:
                        result = SD_ERROR_CRC_DATA;
                        goto end;
                        break;
                case DATA_RESPONSE_WRITE_ERR:
                        result = SD_ERROR_WRITE_DATA;
                        goto end;
                        break;
                default:
                        result = SD_ERROR_UNKNOWN;
                        goto end;
                        break;

        }
        // wait 2 seconds until the sdcard is busy.
        rsp = SDC_WaitForBusy(2000);
        if(rsp != 0xFF)
        {
                result =  SD_ERROR_TIMEOUT;
                goto end;
        }

        // check card status
        rsp = SDC_SendCMDR1(CMD_SEND_STATUS, 0);
        // first byte of R2 response is like R1 response
        if(rsp != R1_NO_ERR)
        {
                result =  SD_ERROR_BAD_RESPONSE;
                SSC_GetChar(); // read out 2nd byte
                goto end;
        }
        // 2nd byte of r2 response
        rsp = SSC_GetChar();
        if(rsp != R2_NO_ERR)
        {
                result =  SD_ERROR_WRITE_DATA;
                SSC_GetChar();
                goto end;
        }
        end:
        if(result != SD_SUCCESS)
        {
                printf("Error %02X writing data to sd card (R=%02X).\r\n", result, rsp);
        }
        return(result);
}




//________________________________________________________________________________________________________________________________________
// Function:    SDC_GetSector(uint32_t addr,uint8_t *Buffer);
//
// Description: This function reads one sector of data from the SSC
//
//
// Returnvalue: SD_Result_t
//________________________________________________________________________________________________________________________________________

SD_Result_t SDC_GetSector(uint32_t addr,uint8_t *Buffer)
{
        addr = addr << 9; // convert sectoradress to byteadress
        return SDC_GetData(CMD_READ_SINGLE_BLOCK, addr, Buffer, 512);
}