STM32读写SD卡

2953.20SD卡实验很多单片机系统都需要大容量存储设备，以存储数据。目前常用的有U盘，FLASH芯片，SD卡等。他们各有优点，综合比较，昀适合单片机系统的莫过于SD卡了，它不仅容量可以做到很大（32Gb以上），而且支持SPI接口，方便移动，有几种体积的尺寸可供选择（标准的SD卡尺寸，以及TF卡尺寸），能满足不同应用的要求。只需要4个IO口，就可以外扩一个昀大达32GB以上的外部存储器，容量选择尺度很大，更换也很方便，而且方便移动，编程也比较简单，是单片机大容量外部存储器的首选。ALIENTKEMiniSTM3开发板就带有SD卡接口，利用STM32自带的SPI接口，昀大通信速度可达18Mbps，每秒可传输数据2M字节以上，对于一般应用足够了。本节将向大家介绍，如何在ALIENTEKMiniSTM32开发板上读取SD卡。本节分为如下几个部分：3.20.1SD卡简介3.20.2硬件设计3.20.3软件设计3.20.4下载与测试2963.20.1SD卡简介SD卡（SecureDigitalMemoryCard）中文翻译为安全数码卡，是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备，它被广泛地于便携式装置上使用，例如数码相机、个人数码助理(PDA)和多媒体播放器等。SD卡由日本松下、东芝及美国SanDisk公司于1999年8月共同开发研制。大小犹如一张邮票的SD记忆卡，重量只有2克，但却拥有高记忆容量、快速数据传输率、极大的移动灵活性以及很好的安全性。SD卡一般支持2种操作模式：1，SD卡模式；2，SPI模式；主机可以选择以上任意一种模式同SD卡通信，SD卡模式允许4线的高速数据传输。SPI模式允许简单的通过SPI接口来和SD卡通信，这种模式同SD卡模式相比就是丧失了速度。SD卡的引脚排序如下图所示：图3.20.1.1SD卡引脚排序图SD卡引脚功能描述如下表所示：表3.20.1.1SD卡引脚功能表SD卡只能使用3.3V的IO电平，所以，MCU一定要能够支持3.3V的IO端口输出。注意：在SPI模式下，CS/MOSI/MISO/CLK都需要加10~100K左右的上拉电阻。SD卡要进入SPI模式很简单，就是在SD卡收到复位命令（CMD0）时，CS为有效电平（低电平）则SPI模式被启用。不过在发送CMD0之前，要发送74个时钟，这是因为SD卡内部有个供电电压上升时间，大概为64个CLK，剩下的10个CLK用于SD卡同步，之后才能开始CMD0的操作，在卡初始化的时候，CLK时钟昀大不能超过400Khz！。ALENTEKMiniSTM32开发板使用的是SPI模式来读写SD卡，下面我们就重点介绍一下SD卡在SPI模式下的相关操作。首先介绍SPI模式下几个重要的操作命令，如下表所示：297命令参数回应描述CMD0(0X00)NONER1复位SD卡CMD9(0X09)NONER1读取卡特定数据寄存器CMD10(0X0A)NONER1读取卡标志数据寄存器CMD16(0X10)块大小R1设置块大小（字节数）CMD17(0X11)地址R1读取一个块的数据CMD24(0X18)地址R1写入一个块的数据CMD41(0X29)NONER1引用命令的前命令CMD55(0X37)NONER1开始卡的初始化CMD59(0X3B)仅昀后一位有效R1设置CRC开启(1)或关闭(0)表3.20.1.2SPI模式下SD卡部分操作指令其中R1的回应格式如下表所示：表3.20.1.3SD卡R1回应格式接着我们看看SD卡的初始化，SD卡的典型初始化过程如下：1、初始化与SD卡连接的硬件条件（MCU的SPI配置，IO口配置）；2、上电延时（74个CLK）；3、复位卡（CMD0）；4、激活卡，内部初始化并获取卡类型（CMD1（用于MMC卡）、CMD55、CMD41）；5.、查询OCR，获取供电状况（CMD58）；6、是否使用CRC（CMD59）；7、设置读写块数据长度（CMD16）；8、读取CSD，获取存储卡的其他信息（CMD9）；9、发送8CLK后，禁止片选；这样我们就完成了对SD卡的初始化，这里面我们一般设置读写块数据长度为512个字节，并禁止使用CRC。在完成了初始化之后，就可以开始读写数据了。SD卡读取数据，这里通过CMD17来实现，具体过程如下：1、发送CMD17；2、接收卡响应R1；3、接收数据起始令牌0XFE；4、接收数据；5、接收2个字节的CRC，如果没有开启CRC，这两个字节在读取后可以丢掉。6、8CLK之后禁止片选；以上就是一个典型的读取SD卡数据过程，SD卡的写于读数据差不多，写数据通过CMD24来实现，具体过程如下：1、发送CMD24;2、接收卡响应R1；3、发送写数据起始令牌0XFE；2984、发送数据；5、发送2字节的伪CRC；6、8CLK之后禁止片选；以上就是一个典型的写SD卡过程。关于SD卡的介绍，我们就介绍到这里，更详细的介绍请参考SD卡的参考资料。3.20.2硬件设计本节实验功能简介：开机的时候先初始化SD卡，如果SD卡初始化完成，则读取扇区0的数据，然后通过串口打印到电脑上。如果没初始化通过，则在LCD上提示初始化失败。同样用DS0来指示程序正在运行。所要用到的硬件资源如下：1）STM32F103RBT6。2）DS0（外部LED0）。3）串口1。4）TFTLCD液晶模块。5）SD卡。前面四部分，在之前的实例已经介绍过了，这里我们介绍一下SD卡在开发板上的连接方式，SD卡与MCU的连接原理图如下：图3.20.2.1SD卡与STM32连接电路图2993.20.3软件设计打开上一节的工程，首先在HARDWARE文件夹下新建一个SD的文件夹。然后新建一个MMC_SD.C和MMC_SD.H的文件保存在SD文件夹下，并将这个文件夹加入头文件包含路径。打开MMC_SD.C文件，输入如下代码：#includesys.h#includemmc_sd.h#includespi.h#includeusart.h#includedelay.hu8SD_Type=0;//SD卡的类型//MiniSTM32开发板//SD卡驱动//正点原子@ALIENTEK//2010/5/13//增加了一些延时,实测可以支持TF卡(1G/2G),金士顿2G,4G16GSD卡//2010/6/24//加入了u8SD_GetResponse(u8Response)函数//修改了u8SD_WaitDataReady(void)函数//增加了USB读卡器支持的u8MSD_ReadBuffer(u8*pBuffer,u32ReadAddr,u32NumByteToRead);//和u8MSD_WriteBuffer(u8*pBuffer,u32WriteAddr,u32NumByteToWrite);两个函数//等待SD卡回应//Response:要得到的回应值//返回值:0,成功得到了该回应值//其他,得到回应值失败u8SD_GetResponse(u8Response){u16Count=0xFFF;//等待次数while((SPIx_ReadWriteByte(0XFF)!=Response)&&Count)Count--;//等待得到准确的回应if(Count==0)returnMSD_RESPONSE_FAILURE;//得到回应失败elsereturnMSD_RESPONSE_NO_ERROR;//正确回应}//等待SD卡写入完成//返回值:0,成功;//其他,错误代码;u8SD_WaitDataReady(void){u8r1=MSD_DATA_OTHER_ERROR;300u32retry;retry=0;do{r1=SPIx_ReadWriteByte(0xFF)&0X1F;//读到回应if(retry==0xfffe)return1;retry++;switch(r1){caseMSD_DATA_OK://数据接收正确了r1=MSD_DATA_OK;break;caseMSD_DATA_CRC_ERROR://CRC校验错误returnMSD_DATA_CRC_ERROR;caseMSD_DATA_WRITE_ERROR://数据写入错误returnMSD_DATA_WRITE_ERROR;default://未知错误r1=MSD_DATA_OTHER_ERROR;break;}}while(r1==MSD_DATA_OTHER_ERROR);//数据错误时一直等待retry=0;while(SPIx_ReadWriteByte(0XFF)==0)//读到数据为0,则数据还未写完成{retry++;//delay_us(10);//SD卡写等待需要较长的时间if(retry=0XFFFFFFFE)return0XFF;//等待失败了};return0;//成功了}//向SD卡发送一个命令//输入:u8cmd命令//u32arg命令参数//u8crccrc校验值//返回值:SD卡返回的响应u8SD_SendCommand(u8cmd,u32arg,u8crc){u8r1;u8Retry=0;SD_CS=1;SPIx_ReadWriteByte(0xff);//高速写命令延时SPIx_ReadWriteByte(0xff);SPIx_ReadWriteByte(0xff);301//片选端置低，选中SD卡SD_CS=0;//发送SPIx_ReadWriteByte(cmd|0x40);//分别写入命令SPIx_ReadWriteByte(arg24);SPIx_ReadWriteByte(arg16);SPIx_ReadWriteByte(arg8);SPIx_ReadWriteByte(arg);SPIx_ReadWriteByte(crc);//等待响应，或超时退出while((r1=SPIx_ReadWriteByte(0xFF))==0xFF){Retry++;if(Retry200)break;}//关闭片选SD_CS=1;//在总线上额外增加8个时钟，让SD卡完成剩下的工作SPIx_ReadWriteByte(0xFF);//返回状态值returnr1;}//向SD卡发送一个命令(结束是不失能片选，还有后续数据传来）//输入:u8cmd命令//u32arg命令参数//u8crccrc校验值//返回值:SD卡返回的响应u8SD_SendCommand_NoDeassert(u8cmd,u32arg,u8crc){u8Retry=0;u8r1;SPIx_ReadWriteByte(0xff);//高速写命令延时SPIx_ReadWriteByte(0xff);SD_CS=0;//片选端置低，选中SD卡//发送SPIx_ReadWriteByte(cmd|0x40);//分别写入命令SPIx_ReadWriteByte(arg24);SPIx_ReadWriteByte(arg16);SPIx_ReadWriteByte(arg8);SPIx_ReadWriteByte(arg);SPIx_ReadWriteByte(crc);302//等待响应，或超时退出while((r1=SPIx_ReadWriteByte(0xFF))==0xFF){Retry++;if(Retry200)break;}//返回响应值returnr1;}//把SD卡设置到挂起模式//返回值:0,成功设置//1,设置失败u8SD_Idle_Sta(void){u16i;u8retry;for(i=0;i0xf00;i++);//纯延时，等待SD卡上电完成//先产生74个脉冲，让SD卡自己初始化完成for(i=0;i10;i++)SPIx_ReadWriteByte(0xFF);//-----------------SD卡复位到idle开始-----------------//循环连续发送CMD0，直到SD卡返回0x01,进入IDLE状态//超时则直接退出