【小陈睡不醒SD卡数据读取以及Altium Designer绘制stm32最小系统原理图及stm32+SD卡绘制】

一SD卡介绍

1、SD卡
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

一张SD卡包括有存储单元、存储单元接口、电源检测、卡及接口控制器和接口驱动器5 个部分。
存储单元是存储数据部件，存储单元通过存储单元接口与卡控制单元进行数据传输；
电源检测单元保证SD卡工作在合适的电压下，如出现掉电或上状态时，它会使控制单元和存储单元接口复位；
卡及接口控制单元控制SD卡的运行状态，它包括有8个寄存器；
接口驱动器控制 SD 卡引脚的输入输出。

驱动模式
SD卡有两种驱动模式：SPI模式与SDIO模式。它们所使用的接口信号是不同的。在SPI模式下，只会用到SD卡的4根信号线，即CS、DI、SCLK与DO(分别是SD卡的片选、数据输入、时钟与数据输出)。

传输模式
SD卡共支持三种传输模式：SPI模式（独立序列输入和序列输出），1位SD模式（独立指令和数据通道，独有的传输格式），4位SD模式（使用额外的针脚以及某些重新设置的针脚。支持四位宽的并行传输）。

本篇文章主要使用SPI方式进行验证，关于SPI介绍可以参考我之前的博客
、FATFS
FATFS 是一个通用的文件系统(FAT/exFAT)模块，用于在小型嵌入式系统中实现FAT文件系统。 FatFs 组件的编写遵循ANSI C(C89)，完全分离于磁盘 I/O 层,因此不依赖于硬件平台。它可以嵌入到资源有限的微控制器中，如 8051, PIC, AVR, ARM, Z80, RX等等，不需要做任何修改。

FATFS提供了以下文件访问函数：
f_open - 打开/创建文件 f_close - 关闭打开的文件f_read - 从文件中读取数据f_write - 将数据写入文件
f_lseek - 移动读/写指针，扩展大小 f_truncate - 截断文件大小
f_sync - 刷新缓存的数据f_forward - 将数据转发到流
f_expand - 为文件分配连续块 f_gets - 读取字符串
f_putc - 写一个字符 f_puts - 编写字符串 f_printf - 编写格式化字符串
f_tell - 获取当前读/写指针 f_eof - 测试文件结尾
f_size - 获取尺寸f_error - 测试错误
二.分析
1代码分析
1.1.SD卡写入文件名及写入内容

char SD_FileName[] = "hello.txt";
uint8_t WriteBuffer[] = "小小星亮晶晶 631907030123\n";

1.2.main函数

int main(void)
{HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();MX_SPI1_Init();MX_FATFS_Init();MX_USART1_UART_Init();HAL_UART_Receive_IT(&huart1,&aRxBuffer1,1);    //enable uart   printf(" mian \r\n");Get_SDCard_Capacity();   //得到使用内存并选择格式化while (1){WritetoSD(WriteBuffer,sizeof(WriteBuffer)); //写入SD卡 HAL_Delay(500);WriteBuffer[0] = WriteBuffer[0] +10;WriteBuffer[1] = WriteBuffer[1] +10; write_cnt ++;while(write_cnt > 10){    printf(" while \r\n");HAL_Delay(500);}        }
}

1.3.SD初始化并得到使用内存函数

void Get_SDCard_Capacity(void)
{FRESULT result;FATFS FS;FATFS *fs;DWORD fre_clust,AvailableSize,UsedSize;  uint16_t TotalSpace;uint8_t res;res = SD_init();       //SD卡初始化if(res == 1){printf("SD卡初始化失败! \r\n");      }else{printf("SD卡初始化成功！ \r\n");        }/* 挂载 */res=f_mount(&FS,"0:",1);        //挂载if (res != FR_OK){printf("FileSystem Mounted Failed (%d)\r\n", result);}res = f_getfree("0:", &fre_clust, &fs);  /* 根目录 */if ( res == FR_OK ) {TotalSpace=(uint16_t)(((fs->n_fatent - 2) * fs->csize ) / 2 /1024);AvailableSize=(uint16_t)((fre_clust * fs->csize) / 2 /1024);UsedSize=TotalSpace-AvailableSize;              /* Print free space in unit of MB (assuming 512 bytes/sector) */printf("\r\n%d MB total drive space.\r\n""%d MB available.\r\n""%d MB  used.\r\n",TotalSpace, AvailableSize,UsedSize);}else {printf("Get SDCard Capacity Failed (%d)\r\n", result);}
}

1.4.SD卡写入函数

void WritetoSD(BYTE write_buff[],uint8_t bufSize)
{FATFS fs;FIL file;uint8_t res=0;UINT Bw;  res = SD_init();       //SD卡初始化if(res == 1){printf("SD卡初始化失败! \r\n");      }else{printf("SD卡初始化成功！ \r\n");        }res=f_mount(&fs,"0:",1);        //挂载//  if(test_sd == 0)      //用于测试格式化if(res == FR_NO_FILESYSTEM)      //没有文件系统，格式化{//      test_sd =1;                //用于测试格式化printf("没有文件系统! \r\n");      res = f_mkfs("", 0, 0);      //格式化sd卡if(res == FR_OK){printf("格式化成功! \r\n");     res = f_mount(NULL,"0:",1);      //格式化后先取消挂载res = f_mount(&fs,"0:",1);            //重新挂载  if(res == FR_OK){printf("SD卡已经成功挂载，可以进进行文件写入测试!\r\n");}  }else{printf("格式化失败! \r\n");      }}else if(res == FR_OK){printf("挂载成功! \r\n");       }else{printf("挂载失败! \r\n");}  res = f_open(&file,SD_FileName,FA_OPEN_ALWAYS |FA_WRITE);if((res & FR_DENIED) == FR_DENIED){printf("卡存储已满，写入失败!\r\n");      }f_lseek(&file, f_size(&file));//确保写词写入不会覆盖之前的数据if(res == FR_OK){printf("打开成功/创建文件成功！ \r\n");        res = f_write(&file,write_buff,bufSize,&Bw);       //写数据到SD卡if(res == FR_OK){printf("文件写入成功！ \r\n");            }else{printf("文件写入失败！ \r\n");}     }else{printf("打开文件失败!\r\n");} f_close(&file);                     //关闭文件      f_mount(NULL,"0:",1);      //取消挂载}

2、连线
接线如下：

确保SD格式化成FAT文件模式

STM32的供电和SD卡模块的供电最好是5V，不然可能带不动

连接使用的杜邦线尽可能的短，且连线最好紧一点，稍微的松动都可能写入失败（别问！问就是有经验）

可能要等一会才初始化成功，别急（太久就算了，放弃吧！）

3、编译工程并烧录
点击编译按钮进行编译

烧录

使用读卡器打开SD卡可以看到里面生成了一个HELLO.TXT文件

打开该TXT文件没有问题

三 Altium Designer绘制stm32最小系统原理图及stm32+SD卡绘制
新建工程文件
说明：

一个工程项目包括：原理图、PCB、原理图库、PCB库。

首先创建好原理图库，如电阻、电容模型提前绘制好；
之后将绘制好的元器件放在原理图中，进行导线连接、网络标号等；
之后进入PCB库，将原理图绘制的器件映射到电路板中，相当于制作实物模型，尺寸一定要精准，可以1:1对应；
最后在PCB中，进行布线和排版。
打开AD，新建工程文件，设置好文件名及保存路径

在文件中创建项目：原理图、PCB、原理图库、PCB库

打开后保存好，得到如下所示情况。

三、绘制STM32F103C8T6准备
因为是绘制STM32F103C8T6的原理图，这里我直接先去淘宝找了原理图的样子，这样在入门的时候，我们只要照着画就好了。
网盘链接（淘宝商家）：https://pan.baidu.com/share/init?surl=ipHs1nPdf6Xq3H_OH5j7DA
提取码：7hqu

四，原理图绘制
1、元器件绘制
这里强烈推荐学习该视频（18分钟），了解绘制器件的流程
https://www.bilibili.com/video/BV16t411N7RD?p=5
根据视频讲解，练习如何绘制电阻、电容等元器件。

2、导入现成元器件库
下载原理图库和PCB库
链接：https://pan.baidu.com/s/1s7EwYp18qpeWSuCOlQnwkA
提取码：mlkt

掌握画元器件的流程之后，我们就可以逐步实现整个元器件库的制作，但是由于耗费时间过长，这里我直接根据C8T6所需器件，直接导入相关元器件。

将下表器件从找到的元器件资源库中复制到自己的原理图库中。

操作示例：

ctrl+v到自己的原理图库这里，其他元件也像这样导入就好了

我们可以边绘制原理图，边导入需要的元器件，这样更加节约时间。
每个模块对照进行绘制，可以提高绘图的准确和速度。

注意：多加练习使用快捷键；空格可以实现器件的旋转。

实现镜像旋转的操作：
输入法切换至英文状态，选中该器件后，鼠标左键按住元件不放，鼠标呈十字状，器件为可移动状态。此时按住键盘上的X或Y，X为水平左右翻转；Y为垂直上下翻转。

对原理图进行排版布局。

将各模块分割好之后，根据红色波浪线的提示，进行修改，因为波浪线提示的地方说明有错误有问题，可能是元件名字重了，也可能是线没有连接好等等。

五、绘制STM32+SD卡原理图
1、SD卡模块说明

2、绘制SD卡模块原理图
因为之前的STM32图纸放不下了，重新新建了一个原理图文件
绘制如下，相关器件可以从之前的元器件库导入

3、STM32与SD卡模块之间的连线
根据SD卡模块的设计，可以知道各管脚连线如下：

将之前画好的STM32的CPU搬过来（复制），因为这里连线只需要CPU，就没有将之前的所有模块都复制过来（当然实际工程上放置好需要所有模块）

更改STM32的对应管脚标签，使其与SD卡模块对应即可

六、总结
本次实验搞得我很焦灼，尤其是画图部实在是大脑壳，那些画图软件我根本玩不明白，还好这些东西网上都有教程，最后历经千辛万苦完成了本次作业，感觉多学习一点东西还是有用的。

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