基于STM32F407的SDCard读写操作及USB挂载（HAL库）

2023-10-26

基于STM32F407的SDCard读写操作及USB挂载（HAL库）

本来在上一篇SD卡读写也都OK了，后来想着挂载SD卡做U盘，就去查了下资料……结果基本全是HAL库的，原来没用过HAL库，于是本着好奇的心态去下了，说实话，确实看起来简单多了，不过还是有点不习惯，所以在折腾完以后，又回去把标准库的SD卡挂载也做了。不过正常情况下，HAL库上手肯定比标准库会快一点啦。

关于HAL库的SD卡，一搜一大把，其实没啥特别要说的，非要说只有一些细节，一开始参考的几篇总有或多或少一些小错误，导致前面调试总是不顺，尴尬。

不多废话了，下面是正题：

基于STM32F407的SDCard读写操作及USB挂载（HAL库）

硬件电路

管脚连接（这个和上一篇一样，就不多写了）

STM32CubeMX Untitled图形化配置

硬件电路

管脚连接（这个和上一篇一样，就不多写了）

STM32-GPIO	STM32-GPIO 复用功能	SDCard管脚	其他
PC8	SDIO-D0	DATA0
PC9	SDIO-D1	DATA1
PC10	SDIO-D2	DATA2
PC11	SDIO-D3	CD/DATA3
PC12	SDIO-CLK	CLK
PD2	SDIO-CMD	CMD

STM32CubeMX Untitled图形化配置

HAL库可以采用STM32CubeMX进行自动生成（官网有下载），方法简单，但需要注意配置细节！！

1.新建项目（New Project）

根据自己的方案选择MCU，我用的STM32F407VET6。（可以提前下载，也可以直接在软件里下载，介于我提前下载了，但怎么也导不进去，推荐直接在软件下吧，反正也挺快的！）

2.设置时钟

红色是因为我的截图是配置完成再去的，因为配置SDIO的原因，可以忽略（等配置完SDIO再去看就能看到这个红色了），是提示部分已经被使用。

3.设置SDIO

选择4bit Wide，打开中断，增加SDIO_TX和SDIO_RX DMA，DMA数据类型改为Byte。

切记！GPIO需要改成上拉模式（在左侧菜单栏GPIO配置里SDIO修改，在这个页面改不了？不知道是不是我的软件问题？！）。

如果不修改，SD卡初始化可能可以过，但读写可能卡死，囧，当时卡了好一会，也可能是因为我硬件是偷懒直接飞线没有上拉的原因。

时钟倍数按照自己的时钟来计算，如果初始化有数据，读写无数据，将数值修改（默认是0）。

如果不修改，SD卡初始化可以读出数据，但读、写操作可能出错，我出现的情况的是写操作可以但读操作异常。在后期挂载USB做U盘时，有一次忘记修改，出现过读取乱码或无法打开的情况，更改时钟分频后恢复正常。

如果只是SD卡读写，到这里基本就差不多了（就缺一个中断优先级的配置，即6）。

4.配置文件系统

设置路径中文可识别

SDIO的 DMA

如果只需要文件系统，不需要挂载电脑端读取U盘，到这里基本就差不多了（就缺一个中断优先级的配置，即6）。

5.设置USB

使能中断

设置USBdevice

6.配置中断优先级

前面提到过的优先级，优先级不当会导致设备读写冲突而卡死

中断优先级的大小关系是：

SDIO global interrup >SDIO DMA > USB

数字越小优先级越高（数字随便，满足上面说的就可以）

7.配置系统时钟树

我的板子是外部8M，实际配置按照电路板设计来选择。按照手册SDIO时钟48M

8.保存项目文件

初次创建时，项目文件名称和路径不能有中文（已创建好的project再次打开修改时，可以有中文路径），否则在生成项目时会出错而导致无法生成.s。堆栈适当加大（做文件系统和U盘尽量大一点，只是单纯读写则无所谓）。

Code Generator下的Generated files第一项进行勾选，可以将.c、.h文件单独生成，否则将会全部堆积在main.c文件中。

如果需要挂载做U盘，除了上面说的堆栈需要增加（我最后改成了0x8000）还有USB的MSC_MEDIA_PACKET（默认512，我改成了32768），否则传输文件时速度慢得令人发指，不过在FS模式下，我自己做下来基本存入文件速度在800-900K，最快1M+，导出文件会快点。就只是传输TXT文本数据什么的10~100M+的文件基本上还算可以接受，如果是G以上的还是用HS吧。这几个参数可以在代码修改但建议在配置时修改，不然重新生产配置时候一个刷新，忘了自己没改就尴尬了（别问，问就是这种蠢事不小心发生过了）。

9.进行项目生成

点击GENERATE CODE，忽视WARNINGS，生成后打开Project即可。

生成后打开project

至此，项目的工程文件初步生成结束，HAL库在使用上比较便捷，大多数的初始化已经由系统完成，按照功能在需要的地方加上用户代码即可，注意，用户代码添加在/* USER CODE BEGIN */及/* USER CODE END */之间，更改图形化配置时，重新生成项目文件代码不会被删除，否则将会被删除覆盖。

软件修改

1.SDCard测试

注释MX_USB_DEVICE_Init();先不使用USB，如果没有配置则不用管。（其实不注释也没事，只是调试一个功能，我就习惯性一步一步来免得万一相互有影响呢，毕竟HAL库我第一次用）

添加SDCard初始化，SD_Driver.disk_initialize(0); 初始化成功后可以读取到SDCard信息，可以在Watch窗口添加hsd.SdCard查看或者使用串口打印输出到电脑查看信息。不同的卡信息不一样，以自己用的卡为准！

测试读写操作（偷懒我就直接测试文件系统读写了，如果一步一步熟悉，可以先试着块读写，然后再看文件系统）

在main（）中添加初始化

    /* USER CODE BEGIN 0 */
    uint8_t  readBuf[512];
    uint8_t  writeBuf[512];
    BYTE work[_MAX_SS];
    char *fileName = "test.csv";
    uint32_t writeLen;
    uint32_t readLen;
    /* USER CODE END 0 */

加文件读、写操作

可以通过观察readBuf来查看读取是否正确。

文件读、写可以参考上一篇。

举个例子：挂载、文件写、文件读、卸载（用法和上一篇基本一样）

	retSD = f_mount(&SDFatFS, SDPath, 0);
	
	retSD = f_open(&SDFile,fileName,FA_OPEN_APPEND|FA_WRITE);
	sprintf((char *)writeBuf,"%s","11,44,33\n");
	retSD = f_write(&SDFile,writeBuf,strlen((const char *)writeBuf),&writeLen);
    retSD = f_close(&SDFile);
	
	retSD = f_open(&SDFile,fileName,FA_OPEN_EXISTING|FA_READ);
	retSD = f_read(&SDFile,readBuf,512,&readLen);
	f_close(&SDFile);
	
    f_mount(NULL,SDPath,1);

Fatfs文件系统下的读写也就这样了，用HAL库真的方便好多！

2.USD挂载U盘

只是挂载文件，以上设置直接就可以，如果要进行传输，建议增大堆栈、修改USB_Device缓存（前面提过了），可以在STM32Cube配置（前面提过了），也可以在代码中修改（不太推荐，毕竟重新生成配置时候万一忘了改就尴尬了，但是为了测试速度，测试参数时候可以这么干）

//#define MSC_MEDIA_PACKET     512U
#define MSC_MEDIA_PACKET     32768U

Stack_Size		EQU     0x8000
Heap_Size      EQU     0x8000

STM32Cube在生产项目文件时，已经写好了函数接口，在usbd_storage_if.c中需要的函数添加自己的代码即可。一般来说主要要加东西的是STORAGE_Init_FS, STORAGE_GetCapacity_FS, STORAGE_Read_FS, STORAGE_Write_FS。

USBD_StorageTypeDef USBD_Storage_Interface_fops_FS =
{
  STORAGE_Init_FS,
  STORAGE_GetCapacity_FS,
  STORAGE_IsReady_FS,
  STORAGE_IsWriteProtected_FS,
  STORAGE_Read_FS,
  STORAGE_Write_FS,
  STORAGE_GetMaxLun_FS,
  (int8_t *)STORAGE_Inquirydata_FS
};

STORAGE_Init_FS我没加代码，可以把SD卡初始化放在里面，不过由于我SD卡会需要单独使用，所以就单独在main()里面初始化了。

STORAGE_GetCapacity_FS

int8_t STORAGE_GetCapacity_FS(uint8_t lun, uint32_t *block_num, uint16_t *block_size)
{
  /* USER CODE BEGIN 3 */
	HAL_SD_CardInfoTypeDef info;
	if(HAL_SD_GetCardState(&hsd) ==  HAL_SD_CARD_TRANSFER)
	{
		HAL_SD_GetCardInfo(&hsd, &info);
		*block_num = info.LogBlockNbr;
		*block_size = info.LogBlockSize;
 
		return  USBD_OK;
	}
	return  USBD_FAIL;
  /* USER CODE END 3 */
}

STORAGE_Read_FS，注意，如果前面配置用了DMA这里调用的函数就是HAL_SD_ReadBlocks_DMA()，否则调用HAL_SD_ReadBlocks()。

之前调试一直读不到数据，参考的资料配置都用的DMA，但是这里的函数用的HAL_SD_ReadBlocks()，囧，也不知道是不是别的地方改了代码，尽信书不如无书啊！后来直接一条一条跟踪着查……说到底还是第一次用对HAL库不太了解，跟着别人的资料走，然后走到岔路去了。

int8_t STORAGE_Read_FS(uint8_t lun, uint8_t *buf, uint32_t blk_addr, uint16_t blk_len)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
 
  int8_t ret = USBD_FAIL;  
  if( HAL_SD_ReadBlocks_DMA(&hsd, buf, blk_addr, blk_len) == HAL_OK )
  //if( HAL_SD_ReadBlocks(&hsd, buf, blk_addr,  blk_len, HAL_MAX_DELAY) == HAL_OK )
  {
		ret = USBD_OK;
		while(HAL_SD_GetState(&hsd) == HAL_SD_STATE_BUSY){};
		while( HAL_SD_GetCardState(&hsd) != HAL_SD_CARD_TRANSFER ){};
  }    
  return ret;
  /* USER CODE END 6 */
}

STORAGE_Write_FS，注意点和上面一样……不多说了，一把泪！

int8_t STORAGE_Write_FS(uint8_t lun, uint8_t *buf, uint32_t blk_addr, uint16_t blk_len)
{
  /* USER CODE BEGIN 7 */

  int8_t ret = USBD_FAIL; 
  if( HAL_SD_WriteBlocks_DMA(&hsd, buf, blk_addr, blk_len) == HAL_OK )
  //if( HAL_SD_WriteBlocks(&hsd, buf, blk_addr, blk_len, HAL_MAX_DELAY) == HAL_OK )
  {
		ret = USBD_OK;
		while(HAL_SD_GetState(&hsd) == HAL_SD_STATE_BUSY){};
		while( HAL_SD_GetCardState(&hsd) != HAL_SD_CARD_TRANSFER ){};
  }    
  return ret;
  /* USER CODE END 7 */
}

上面是非常粗略的，简单的，就把读写调用了下，再加上初始化，基本上用是可以用了。其他函数按照自己的需求添加自己需要的功能即可。

注意，初始化SDCard后，才能在电脑看到U盘显示。我是把初始化放在main()，自己可以根据需要自己放。

/* USER CODE BEGIN 2 */
	SD_Driver.disk_initialize(0);  
/* USER CODE END 2 */

STM32读、写文件时，不要去操作电脑端的U盘。另外写入后，千万、一定、绝对不要忘记close，不然全部白写！

顺便提一句不是吐槽的吐槽，HAL库调来调去的真的好烦啊，跟着他跑可以对着N个文件跑一大圈。其实如果偷懒直接调用BSP_SD_Init();初始化也是可以的。读、写也是一样。

HAL库也有方便的地方，例如不管你用那块芯片，配置完了，上面的函数调用基本就一致了，不用再去纠结寄存器这些了。

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新增：

STM32