SDIO協議是由SD卡的協議演化升級而來的，很多地方保留了SD卡的讀寫協議，同時SDIO協議又在SD卡協議之上添加了CMD52和CMD53命令。由於這個，SDIO和SD卡規范間的一個重要區別是增加了低速標准，低速卡的目標應用是以最小的硬件開始來支持低速I/O能力。低速卡支持類似調制解調器,條形碼掃描儀和GPS接收器等應用。高速卡支持網卡，電視卡還有“組合”卡等，組合卡指的是存儲器+SDIO。
SDIO和SD卡的SPEC間的又一個重要區別是增加了低速標准。SDIO卡只需要SPI和1位SD傳輸模式。低速卡的目標應用是以最小的硬件開支來支持低速I/O能力，低速卡支持類似MODEM，條形掃描儀和GPS接收器等應用。對組合卡來說，全速和4BIT操作對卡內存儲器和SDIO部分都是強制要求的。
在非組合卡的SDIO設備裡，其最高速度要只有達到25M，而組合卡的最高速度同SD卡的最高速度一樣，要高於25M。
SDIO總線SDIO總線和USB總線類似，SDIO總線也有兩端，其中一端是主機（HOST）端，另一端是設備端（DEVICE），采用HOST- DEVICE這樣的設計是為了簡化DEVICE的設計，所有的通信都是由HOST端發出命令開始的。在DEVICE端只要能解溪HOST的命令，就可以同HOST進行通信了。
SDIO的HOST可以連接多個DEVICE，如下圖所示:
這個是同SD的總線一樣的,其中有如下的幾種信號
1. CLK信號:HOST給DEVICE的時鐘信號.
2. CMD信號：雙向的信號，用於傳送命令和反應。
3. DAT0-DAT3 信號:四條用於傳送的數據線。
4. VDD信號:電源信號。
5. VSS1，VSS2:電源地信號。
在SDIO總線定義中,DAT1信號線復用為中斷線。在SDIO的1BIT模式下DAT0用來傳輸數據，DAT1用作中斷線。在SDIO的4BIT模式下DAT0-DAT3用來傳輸數據，其中DAT1復用作中斷線。
SDIO命令：SDIO總線上都是HOST端發起請求，然後DEVICE端回應請求。其中請求和回應中會數據信息。
1. Command:用於開始傳輸的命令，是由HOST端發往DEVICE端的。其中命令是通過CMD信號線傳送的。
2. Response:回應是DEVICE返回的HOST的命令，作為Command的回應。也是通過
CMD線傳送的。
3. Data:數據是雙向的傳送的。可以設置為1線模式，也可以設置為4線模式。數據是通過DAT0-DAT3信號線傳輸的。
SDIO的每次操作都是由HOST在CMD線上發起一個CMD，對於有的CMD，DEVICE需要返回Response，有的則不需要。
對於讀命令，首先HOST會向DEVICE發送命令，緊接著DEVICE會返回一個握手信號，此時，當HOST收到回應的握手信號後，會將數據放在4位的數據線上，在傳送數據的同時會跟隨著CRC校驗碼。當整個讀傳送完畢後，HOST會再次發送一個命令，通知DEVICE操作完畢，DEVICE同時會返回一個響應。
對於寫命令，首先HOST會向DEVICE發送命令，緊接著DEVICE會返回一個握手信號，此時，當HOST收到回應的握手信號後，會將數據放在4位的數據線上，在傳送數據的同時會跟隨著CRC校驗碼。當整個寫傳送完畢後，HOST會再次發送一個命令，通知DEVICE操作完畢，DEVICE同時會返回一個響應。
SDIO的寄存器：SDIO卡的設備驅動80%的任務就是操作SDIO卡上的有關寄存器。SDIO卡最多允許有7個功能（function）,這個同其功能號是對應的（0～7）,每個功能都對應一個128K字節大小的寄存器，這個見下面的圖。功能號之所以取值范圍是1~7，而沒有包含0，是因為功能0並不代表真正的功能，而代表CIA寄存器，即Common I/O Area，這個紀錄著SDIO卡的一些基本信息和特性，並且可以改寫這些寄存器。其中地址0x1000~0x17fff是SDIO卡的CIS區域，就是基本信息區域，Common
Information Structure。初始化的時候讀取並配對SDIO設備。
這些寄存器的詳細分區已經其對應的功能，在開發過程中都是需要仔細研讀的，這些都在協議的SPEC中都有詳細說明，這裡就不在羅索了。
CMD52命令：SDIO設備為了和SD內存卡兼容，SD卡所有Command和Response完全兼容，同時加入了一些新的Command和Response。例如，初始化SD內存卡使用ACMD41，而SDIO卡設備則用CMD5通知DEVICE進行初始化。
但二者最重要的區別是，SDIO卡比SD內存卡多了CMD52和CMD53命令，這兩個命令可以方便的訪問某個功能的某個地址寄存器。
CMD52命令是IO_RW_DIRECT命令的簡稱，其命令格式如下
首先第一位為0,表明是起始位，第二位為傳輸方向，這裡為1，代表方向為HOST向DEVICE設備傳送，其後6位為命令號，這裡是110100b，用十進制表示為52，CMD52的名字也由此而來。緊接著是讀寫標志位。
然後是操作的功能號。也就是functionnumber。如果為0則指示為CCCR寄存器組。
緊接著是寄存器地址，用17指示，由於功能寄存器有128K地址，17位正好能尋址。
再下來8位Write data or Staff Bits的意思是說，如果當前為寫操作，則為數據，否則8位為填充位。無意義。
最後7位為CRC校驗碼。最後一位為結束位0。
對於CMD52的Response是48位，命令格式如下：
總結下，CMD52是由HOST發往DEVICE的，它必須有DEVICE返回來的Response。 CMD52不需要占用DAT線，讀寫的數據是通過CMD52或者Response來傳送。每次CMD52只能讀或者寫一個byte．CMD53命令：
CMD52每次只能讀寫一個字節，因為有了CMD53對讀寫進行了擴展，CMD53允許每次讀寫多個字節或者多個塊(BLOCK)。CMD53的命令格式如下：
第一位是1,為開始位，然後是一位方向位，總是1，代表方向為HOST向DEVICE設備傳送，其後6位為命令號，這裡是110101b，用十進制表示為53，CMD53的名字也由此而來。
然後是1位的讀寫標志。接著是3位功能號，這個同CMD52都是相同的。BlockMode如果1代表是塊傳輸模式，否則為字節傳輸模式。
OP Code為操作位，如果是0，代表數據往固定的位置讀寫，如果1代表是地質增量讀寫。例如，對地址0固定讀寫16個字節，相當於16次讀寫的地址0，而對地址0增量讀寫16個字節，相當於讀寫0~15地址的數據。
然後是17位的地址寄存器，可以尋址到128K字節的地址，然後是9位的讀寫的計數，對於字節讀取，讀寫大小就是這個計數，而對於塊讀寫，讀寫的大小是計數乘以塊的大小。
隨後的7位為CRC校驗碼。最後一位為1。
當讀寫操作是塊操作的時候，塊的大小是可以通過設置FBR中的相關寄存器來設置。
同CMD52命令不同的是，CMD53沒有返回的命令的，這裡判斷是否DEVICE設備讀寫完畢是需要驅動裡面自己判斷的，一般有2個方法，1.設置相應的讀寫完畢中斷。如果DEVICE設備讀寫完畢，則對HOST設備發送中斷。2.HOST設備主動查詢DEVICE設備是否讀寫完畢，可以通過CMD命令是否有返回來判斷是否DEVICE是否讀寫完畢。