嵌入式系统作业12（SD卡读取）

2022年6月21日 105次阅读 来源: ANK空檩

掌握 SD 卡协议原理，用 STM32F103 完成对 SD 卡的数据读取（FAT文件模式）。

目录

一、SD 卡协议

1. SD 卡

SD存储卡是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备，由于它体积小、数据传输速度快、可热插拔等优良的特性，被广泛地于便携式装置上使用，例如数码相机、平板电脑和多媒体播放器等。

概述

SD存储卡(Secure Digital Memory Card)是一种基于半导体快闪存储器的新一代高速存储设备。SD存储卡的技术是从MMC卡(MultiMedia Card格式上发展而来，在兼容SD存储卡基础上发展了SDIO(SD Input/ Output)卡，此兼容性包括机械，电子，电力，信号和软件，通常将SD、SDIO卡俗称SD存储卡。
SD卡具有高记忆容量、快速数据传输率、极大的移动灵活性以及很好的安全性，它被广泛地应用于便携式装置上，例如数码相机、平板电脑和多媒体播放器等。
SD卡的结构能保证数字文件传送的安全性，也很容易重新格式化，所以有着广泛的应用领域。音乐、电影等多媒体文件都可以方便地保存到SD卡中。目前市场上SD卡的品牌很多诸如:SANDISK、Kingmax、Panasonic和Kingston。
SD卡作为一种新型的存储设备，具有以下特点:
**●高存储容量：**最常用的容量：8GB、16GB、32GB、128GB、256GB等。
**●内置加密技术：**适应基于SDMI协议的著作版权保护功能。
**●高速数据传送：**最大读写速率为100MB/s。
**●体积轻小：**便于携带，具有很强的抗冲击能力。

  • SDIO 全称是安全数字输入/输出接口，多媒体卡(MMC)、SD 卡、SD I/O 卡都有 SDIO 接口。
  • STM32F10x 系列控制器有一个 SDIO 主机接口，它可以与 MMC 卡、SD 卡、SD I/O 卡以及CE-ATA 设备进行数据传输。MMC 卡可以说是 SD 卡的前身，现阶段已经用得很少。
  • SD I/O 卡本身不是用于存储的卡，它是指利用 SDIO 传输协议的一种外设。比如 Wi-Fi Card，它主要是提供 Wi-Fi 功能，有些 Wi-Fi 模块是使用串口或者 SPI 接口进行通信的，但 Wi-Fi SDIO Card 是使用 SDIO 接口进行通信的。并且一般设计 SD I/O 卡是可以插入到 SD 的插槽。
  • CE-ATA 是专为轻薄笔记本硬盘设计的硬盘高速通讯接口。

2. SD 卡总线

SD 卡一般都支持 SDIO 和 SPI 这两种接口。
STM32F42x 系列控制器的 SDIO 是不支持 SPI 通信模式的，如果需要用到 SPI 通信只能使用 SPI 外设。
具体的 SPI 通信方式可以参看我之前的博客：基于 SPI 协议用 0.96 寸 OLED 显示汉字及温湿度数据
SD 卡使用 9-pin 接口通信，其中 3 根电源线、1 根时钟线、1 根命令线和 4 根数据线。
《嵌入式系统作业12（SD卡读取）》
SDIO 的通信时序要简单许多，SDIO 不管是从主机控制器向 SD 卡传输，还是 SD 卡向主机控制器传输都只以 CLK 时钟线的上升沿为有效。

协议

通讯由一个起始位(“0”)，由一个停止位(“1”)终止。SD 通信一般是主机发送一个命令(Command)，从设备在接收到命令后作出响应(Response)，如有需要会有数据(Data)传输参与。
SD 总线的基本交互是命令与响应交互。
SD 数据是以块(Black)形式传输的，SDHC 卡数据块长度一般为 512 字节，数据可以从主机到卡，也可以是从卡到主机。数据块需要 CRC 位来保证数据传输成功。CRC 位由 SD 卡系统硬件生成。STM32 控制器可以控制使用单线或 4 线传输。
主机向 SD 卡写入数据块操作示意如下：
《嵌入式系统作业12（SD卡读取）》

命令

《嵌入式系统作业12（SD卡读取）》

SD 命令由***主机***发出，以广播命令和寻址命令为例，广播命令是针对与 SD 主机总线连接的所有从设备发送的，寻址命令是指定某个地址设备进行命令传输。
SD 命令格式固定为 48bit，都是通过 CMD 线连续传输的（数据线不参与）

响应

响应由*** SD 卡向主机***发出，部分命令要求 SD 卡作出响应，这些响应多用于反馈 SD 卡的状态。
SDIO 总共有 7 个响应类型(代号：R1~R7)，其中 SD 卡没有 R4、R5 类型响应。特定的命令对应有特定的响应类型，比如当主机发送 CMD3 命令时，可以得到响应 R6。与命令一样，SD 卡的响应也是通过 CMD 线连续传输的。根据响应内容大小可以分为短响应和长响应。短响应是 48bit 长度，只有 R2 类型是长响应，其长度为 136bit。

3.STM32 的 SDIO 功能

STM32 控制器有一个 SDIO，由两部分组成：SDIO 适配器和 AHB 接口。

  • SDIO 适配器提供 SDIO 主机功能，可以提供 SD 时钟、发送命令和进行数据传输。
  • AHB 接口用于控制器访问 SDIO 适配器寄存器并且可以产生中断和 DMA 请求信号
    《嵌入式系统作业12（SD卡读取）》

二 、SD 卡的数据读取（工程、代码）

1. 创建项目

其实直接打开压缩文件的工程，然后生成代码就行了
（下面还是加了几张工程截图）
《嵌入式系统作业12（SD卡读取）》
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配置 PA4 引脚为 GPIO_Output，并命名为 SD_CS
《嵌入式系统作业12（SD卡读取）》

2.代码文件

代码网盘链接
**提取码：e63q **
《嵌入式系统作业12（SD卡读取）》
修改main.c 中 while循环

while (1)
  { 
		
		
		
		WritetoSD(WriteBuffer,sizeof(WriteBuffer));		
 
		
		
		HAL_Delay(500);
		/*WriteBuffer[0] = WriteBuffer[0] +10; WriteBuffer[1] = WriteBuffer[1] +10;*/
		write_cnt ++;
		
		while(write_cnt > 0)
		{ 	
			printf(" while \r\n");
			HAL_Delay(500);
		}

《嵌入式系统作业12（SD卡读取）》

三、SD卡数据读取（电路，实现）

1.电路连接

STM32F103C8T6SD卡
PA4CS
PA5SCK
PA6MISO
PA7MOSI

按如图所示找到对应引脚进行连接
《嵌入式系统作业12（SD卡读取）》
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2. 注意事项

在读卡前先格式化一下选择FAT模式
《嵌入式系统作业12（SD卡读取）》

不要在运行过程中拔卡
否者会失败
《嵌入式系统作业12（SD卡读取）》

  • 注意：
    SD 卡操作需要时间，得等一会，如果串口一直没有回应，可以试试以下操作：
    可以将SD卡换成内存小点的 4G/8G
    将最小核心板连接 5V，为其供给高电压
    尽量减少连线，或者使用短线连接

3.结果展示

编译烧录后，打开串口调试助手，可以看到：
《嵌入式系统作业12（SD卡读取）》
然后会显示while
《嵌入式系统作业12（SD卡读取）》
此时将SD卡从芯片中拔出，插入U盘，在电脑中可以看见有一个txt文件，打开可以看见。
《嵌入式系统作业12（SD卡读取）》

四、总结

这次实验不是很好做，虽然能够成功烧录，但是实验效果不容易出来，串口调试助手一直没显示，多尝试一下，看看有没有线没有连稳，或者芯片接触 不良。有时候是串口反应较慢，耐心等待一会或许会有结果读出。

    原文作者：ANK空檩
    原文地址: https://blog.csdn.net/qq_58222379/article/details/122057103
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