#include <stdio.h>
#include <stm32f10x.h>

#define _BV(n) (1u << (n))

uint16_t rca;

// 延时n毫秒
void delay(uint16_t n)
{
    TIM6->ARR = 10 * n - 1; // nms
    TIM6->PSC = 7199; // 72MHz/7200=10kHz
    TIM6->CR1 = TIM_CR1_URS | TIM_CR1_OPM; // UG不置位UIF, 非循环模式
    TIM6->EGR = TIM_EGR_UG; // 保存设置
    TIM6->CR1 |= TIM_CR1_CEN; // 开始计时
    while ((TIM6->SR & TIM_SR_UIF) == 0); // 等待计时完毕
    TIM6->SR &= ~TIM_SR_UIF; // 清除溢出标志
}

int fputc(int ch, FILE *fp)
{
    if (fp == stdout)
    {
        if (ch == '\n')
        {
            while ((USART1->SR & USART_SR_TXE) == 0);
            USART1->DR = '\r';
        }
        while ((USART1->SR & USART_SR_TXE) == 0);
        USART1->DR = ch;
    }
    return ch;
}

// 检查命令是否收到了回应, 若没收到则重发命令
void Card_CheckCommand(void)
{
    while (SDIO->STA & SDIO_STA_CTIMEOUT)
    {
        SDIO->ICR = SDIO_ICR_CTIMEOUTC; // 清除标志
        SDIO->CMD = SDIO->CMD; // 重发
        printf("Timeout! Resend CMD%d\n", SDIO->CMD & SDIO_CMD_CMDINDEX);
        while (SDIO->STA & SDIO_STA_CMDACT);
    }
}

void Card_SendCMD52(uint8_t is_write, uint8_t read_after_write, uint8_t function_number, uint32_t register_address, uint8_t data_to_write)
{
    SDIO->ARG = (is_write << 31) | (function_number << 28) | (read_after_write << 27) | (register_address << 9) | data_to_write;
    SDIO->CMD = SDIO_CMD_CPSMEN | SDIO_CMD_WAITRESP_0 | 52;
    while (SDIO->STA & SDIO_STA_CMDACT);
}

void Card_ShowShortResponse(void)
{
    printf("Command response received: CMD%d, RESP_%08x\n", SDIO->RESPCMD, SDIO->RESP1);
}

// 读寄存器
uint8_t Card_Read(uint8_t func_num, uint32_t addr)
{
    Card_SendCMD52(0, 0, func_num, addr, 0);
    if (SDIO->STA & SDIO_STA_CMDREND)
    {
        SDIO->ICR = SDIO_ICR_CMDRENDC;
        return SDIO->RESP1 & 0xff;
    }
    else
    {
        printf("Card_Read failed, SDIO->STA=0x%08x!\n", SDIO->STA);
        return 0;
    }
}

// 写寄存器, 返回写入后寄存器的实际内容
uint8_t Card_Write(uint8_t func_num, uint32_t addr, uint8_t value)
{
    Card_SendCMD52(1, 1, func_num, addr, value);
    if (SDIO->STA & SDIO_STA_CMDREND)
    {
        SDIO->ICR = SDIO_ICR_CMDRENDC;
        return SDIO->RESP1 & 0xff;
    }
    else
    {
        printf("Card_Write failed, SDIO->STA=0x%08x!\n", SDIO->STA);
        return 0;
    }
}

// SDIO Simplified Specification Version 3.00
// 3. SDIO Card Initialization
void Card_Init(void)
{
    printf("Initialization begins...\n");
    SDIO->POWER = SDIO_POWER_PWRCTRL;
    SDIO->CLKCR = SDIO_CLKCR_CLKEN | 178; // 初始化时最高允许的频率: 72MHz/(178+2)=400kHz
    delay(5); // 延时可防止CMD5重发
    
    // 不需要发送CMD0, 因为SD I/O card的初始化命令是CMD52
    // An I/O only card or the I/O portion of a combo card is NOT reset by CMD0. (See 4.4 Reset for SDIO)
    
    /* 发送CMD5: IO_SEND_OP_COND */
    SDIO->CMD = SDIO_CMD_CPSMEN | SDIO_CMD_WAITRESP_0 | 5;
    while (SDIO->STA & SDIO_STA_CMDACT);
    Card_CheckCommand(); // 为了保险起见还是要检查一下是否要重发命令
    if (SDIO->STA & SDIO_STA_CMDREND)
    {
        SDIO->ICR = SDIO_ICR_CMDRENDC;
        Card_ShowShortResponse();
    }
    
    /* 设置参数VDD Voltage Window: 3.2~3.4V, 并再次发送CMD5 */
    SDIO->ARG = 0x300000;
    SDIO->CMD = SDIO->CMD;
    while (SDIO->STA & SDIO_STA_CMDACT);
    if (SDIO->STA & SDIO_STA_CMDREND)
    {
        SDIO->ICR = SDIO_ICR_CMDRENDC;
        Card_ShowShortResponse();
        if (SDIO->RESP1 & _BV(31))
        {
            // Card is ready to operate after initialization
            printf("Number of I/O Functions: %d\n", (SDIO->RESP1 >> 28) & 7);
            printf("Memory Present: %d\n", (SDIO->RESP1 & _BV(27)) != 0);
        }
    }
    
    /* 获取Wi-Fi模块地址 (CMD3: SEND_RELATIVE_ADDR, Ask the card to publish a new relative address (RCA)) */
    SDIO->ARG = 0;
    SDIO->CMD = SDIO_CMD_CPSMEN | SDIO_CMD_WAITRESP_0 | 3;
    while (SDIO->STA & SDIO_STA_CMDACT);
    if (SDIO->STA & SDIO_STA_CMDREND)
    {
        SDIO->ICR = SDIO_ICR_CMDRENDC;
        rca = SDIO->RESP1 >> 16;
        printf("Relative card address: 0x%04x\n", rca);
    }
    
    /* 选中Wi-Fi模块 (CMD7: SELECT/DESELECT_CARD) */
    SDIO->ARG = rca << 16;
    SDIO->CMD = SDIO_CMD_CPSMEN | SDIO_CMD_WAITRESP_0 | 7;
    while (SDIO->STA & SDIO_STA_CMDACT);
    if (SDIO->STA & SDIO_STA_CMDREND)
    {
        SDIO->ICR = SDIO_ICR_CMDRENDC;
        printf("Card selected! status=0x%08x\n", SDIO->RESP1);
    }
    
    // 提高时钟频率
    SDIO->CLKCR = (SDIO->CLKCR & ~SDIO_CLKCR_CLKDIV) | 70; // 72MHz/(70+2)=1MHz
    SDIO->DTIMER = 1000000; // 当频率为1MHz时, 超时时间为1秒
    //SDIO->CLKCR = (SDIO->CLKCR & ~SDIO_CLKCR_CLKDIV) | 1; // 72MHz/(1+2)=24MHz
    
    /* 选择总线宽度 (Wide Bus Selection) */
    // For an SDIO card a write to the CCCR using CMD52 is used to select bus width. (See 4.5 Bus Width)
    // CMD52: IO_RW_DIRECT, CCCR: Card Common Control Registers
    Card_Write(0, 0x07, Card_Read(0, 0x07) | 0x02); // Bus Width: 4-bit bus
    SDIO->CLKCR |= SDIO_CLKCR_WIDBUS_0;
}

int main(void)
{
    RCC->AHBENR = RCC_AHBENR_SDIOEN;
    RCC->APB1ENR = RCC_APB1ENR_TIM6EN;
    RCC->APB2ENR = RCC_APB2ENR_IOPAEN | RCC_APB2ENR_IOPBEN | RCC_APB2ENR_IOPCEN | RCC_APB2ENR_IOPDEN| RCC_APB2ENR_USART1EN;
    
    GPIOA->CRH = 0x000004b0;
    GPIOB->CRH = 0x00030000; // PB12为WiFi模块电源开关, PB12=0时打开WiFi模块
    GPIOC->CRH = 0x000bbbbb;
    GPIOD->CRL = 0x00000b00;
    
    USART1->BRR = 0x271;
    USART1->CR1 = USART_CR1_UE | USART_CR1_TE;
    
    Card_Init();
    
    while (1);
}

本程序所用的单片机型号为：STM32F103RE
PB12端口为外接的WiFi模块电源开关，当PB12输出低电平时接通电源。
注意：WM-G-MR-09模块的芯片组（Chip Set）就是Marvell 88W8686。