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基于STM32F407的SDCard读写操作

2023-11-09

基于STM32F407的SDCard读写操作

目录

基于STM32F407的SDCard读写操作

硬件电路

SD卡结构示意图

 管脚连接（SDIO方式） 

SDCard初始化

SDCacr寄存器介绍

SDCacr初始化代码

       在之前没有做过SD卡相关，做这个之前参考了正点原子、野火等等资料，花了1天时间，其实在有参考的情况下，难倒是不难，就是资料挺乱的，然后代码上面有的还有不兼容（可能因为我有的资料是F103的），对于做好的东西做一个备份和总结——后续篇幅是关于SD通过USB端口挂载U盘以及通过HAL库的SD卡操作。

  • 硬件电路

  • SD卡结构示意图

 管脚连接（SDIO方式） 

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

 

  • SDCard初始化

  • SDCacr寄存器介绍

        SD卡共有8个寄存器，用于设定或表示SD卡信息，参考下表，这些寄存器只能通过对应的命令访问，对SD卡进行读写控制操作并不是像操作控制寄存器GPIO相关寄存器那样一次读写一个寄存器的，它是通过命令来控制的，SDIO定义了64个命令，每个命令都有意义，可以实实现某一特定功能，SD卡接收到命令之后，根据命令的要求对SD卡内部寄存器进行修改，程序控制中只需要发送组合命令就可以实现SD卡的控制以及读写操作。

名称

Bit宽度

描述

CID

128

卡识别号：用来识别SD卡的个体号码

RCA

16

相对地址：卡的本地系统地址

DSR

16

驱动级寄存器：配置卡的输出驱动

CSD

128

卡的特定数据：卡的操作条件信息

SCR

64

SD配置寄存器：SD卡特性信息

OCR

32

操作条件寄存器

SSR

512

SD状态：SD卡专有特征的信息

CSR

32

卡的状态：卡的当前状态信息

SDCacr初始化代码

首先对SDIO及中断进行设置;

使能GPIOC、GPIOD、DMA2及SDIO时钟

复位SDIO时钟

    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOC|RCC_AHB1Periph_GPIOD|RCC_AHB1Periph_DMA2, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SDIO, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_SDIO, ENABLE);

初始化PC8~PC12及PD2（SDIO接口）

PC8~PC12设置复用功能、推挽输出、上拉

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;

PC8~PC12复用功能映射

    GPIO_PinAFConfig(GPIOC,GPIO_PinSource8,GPIO_AF_SDIO);
    GPIO_PinAFConfig(GPIOC,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_SDIO);
    GPIO_PinAFConfig(GPIOC,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_SDIO);
    GPIO_PinAFConfig(GPIOC,GPIO_PinSource11,GPIO_AF_SDIO);
    GPIO_PinAFConfig(GPIOC,GPIO_PinSource12,GPIO_AF_SDIO);    
    GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource2,GPIO_AF_SDIO); 

解除SDIO时钟复位

    RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_SDIO, DISABLE);

设置SD卡的外设寄存器

    SDIO->POWER=0x00000000;
    SDIO->CLKCR=0x00000000;
    SDIO->ARG=0x00000000;
    SDIO->CMD=0x00000000;
    SDIO->DTIMER=0x00000000;
    SDIO->DLEN=0x00000000;
    SDIO->DCTRL=0x00000000;
    SDIO->ICR=0x00C007FF;
    SDIO->MASK=0x00000000;   

设置SDIO中断并打开中断

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = SDIO_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

GPIO相关设置就结束了

接着根据流程图对SD卡进行配置

 1.配置SDIO传输模式

    SDIO_InitStructure.SDIO_ClockDiv = SDIO_INIT_CLK_DIV;
    SDIOCLK = 72MHz, SDIO_CK = HCLK/(178 + 2) = 400 KHz */
    SDIO_InitStructure.SDIO_ClockEdge = SDIO_ClockEdge_Rising;
    SDIO_InitStructure.SDIO_ClockBypass = SDIO_ClockBypass_Disable; 
    SDIO_InitStructure.SDIO_ClockPowerSave = SDIO_ClockPowerSave_Disable;     
    SDIO_InitStructure.SDIO_BusWide = SDIO_BusWide_1b;                     
    SDIO_InitStructure.SDIO_HardwareFlowControl = SDIO_HardwareFlowControl_Disable;

2.进行SD卡上电、初始化及设备参数读取

        首先进行SD卡上电：

        发送CMD0，等待回应后

        发送CMD8，等待R7响应，判断是2.0还是高容量卡。

        然后发送CMD41，等待R3响应，判断上电是否完成。

        接着进行SD卡初始化：

        发送CMD2，等待R2响应，取得CID，

        发送CMD3，等待R6响应，

        再次发送CMD3，等待R2响应。

        最后读取SD卡信息，选中SD卡，

        设置数据宽度，设置SD时钟，设置传输模式（查询或DMA）。

3.SDCard初始化

(1)SDCacr基本读写

偷懒的话可以直接去下载已经写好的sdcard读写函数，这种网上有好多

(附sdcard.c及sdcard.h（正点原子STM32F407的）容我研究下怎么上传文件）

        对一个块（Block）的读写操作

        所用函数：

        SD_WriteBlock（*buf，addr，blksize）

        SD_ReadBlock（*buf，addr，blksize）

        其中，buf是读、写数据缓存区，addr是起始地址，blksize是块大小。

        对多个块（MultiBlock）的读写操作

        所用函数：

        SD_WriteMultiBlocks（*buf，addr，blksize，nblks）

        SD_ReadMultiBlocks（*buf，addr，blksize，nblks）

        其中，buf是读、写数据缓存区，addr是起始地址，blksize是块大小，nblks是读、写块的数量。

        对扇区（Disk）的读写操作

        所用函数：

        SD_ WriteDisk（*buf，sector，cnt）

        SD_ReadDisk（*buf，sector，cnt）

        其中，buf是读、写数据缓存区，sector是扇区地址，cnt是扇区个数。

(2)SDCacr文件系统（FATFS）读写

        只有在SD卡基本读写块操作成功之后，才能进行FATFS文件的操作。

        移植FATFS文件系统之前，先下载FAT文件源码，解压后里面文件挺多的，我们需要的文件主要是diskio.c、diskio.h、ff.c、ff.h、ffconf.h、integer.h。

PS：Fatfs版本还挺多的，好像还有点差别，所以以下仅供参考

(附上述文件，容我研究下怎么上传文件）

        Integer.h：是一些数值类型的定义

        diskio.c：底层磁盘的操作函数

        ff.c：独立于底层介质操作文件的函数

        将文件移植到项目文件中，进行编译，如果出现报错一般都是重复定义啊之类的小毛病，KO掉它们。等到编译无错之后，文件系统移植成功。

        FATFS是独立于底层介质的应用函数库，对底层介质的操作都需要自己实现，文件仅仅提供一个函数接口，自己添加代码。偷懒的话可以直接去下载已经写好的sdcard读写函数，这种网上有好多，我上传的也是已经加完的。        

        完成代码的添加后，我们开始进行文件系统操作。

        首先我们对SD卡硬件进行初始化

    disk_initialize( 0 );

        初始化成功才能进行接下来的步骤。

        在文件系统中挂载一个工作区，工作区的设备号为0（相当于盘符），fs为指向工作区的指针。

    f_mount(&fs,"0",0);

        剩下的操作就比较简单了，和一般的读写文件差不多，通过，f_open、f_write、f_read等函数进行操作，详细函数操作可以查询FatFs - Generic FAT Filesystem Module。

        不过fatfs版本不同，函数形参会略有不通，我用过几个版本，一开始用的也忘了哪个版本了，总出错，也不知道是我下的有问题，还是一开始代码有问题，后来换了个版本重写倒是好了，

最后，举个栗子：

写入

    res = f_open( &fsrc , "0:/Demo.csv" , FA_OPEN_APPEND | FA_WRITE);   		
	res = f_write(&fsrc, &WD, sizeof(WD), &br);  	
	res = f_write(&fsrc, "\n", sizeof("\n"), &br);   	
    f_close(&fsrc);

读取

    res = f_open(&fsrc, "0:/Demo.csv", FA_OPEN_EXISTING | FA_READ);
    res = f_read( &fsrc, *&textFileBuffer, sizeof(textFileBuffer), &br ); 
    f_close(&fsrc);

删除

    res = f_unlink ("0:/Demo.csv");

操作完记得卸载

    f_mount(0, "0",0);

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