STM32-M3（野火）SD卡读写/移植znFAT文件访问系统

设备： STM32F103VE-M3，板载SD卡读写模块。
源码： 野火的SD卡扇区读写驱动，振南FAT的STM32版本。
另有1G-16G SD卡若干张。
移植过程：

SD卡扇区读写驱动测试，SD卡单扇区读写，多扇区读写，多扇区擦除成功。
以此项目为基础项目，新建ZNFAT组，添加振南项目znFAT文件夹下源文件。
关联znFAT，源码如下。其中sdio_sdcard.h为野火SD卡驱动提供的读写模块。
sdx1.h

#ifndef _SDX1_H_
#define _SDX1_H_/*★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★《振南的znFAT--嵌入式FAT32文件系统设计与实现》一书[上下册]已经由北航出版社正式出版发行。此书是振南历经3年多时间潜心编著，是现今市面上唯一一套讲述FAT32文件系统、SD卡等嵌入式存储技术的专著。书中还介绍了大量的编程技巧与振南的开发经验。请在各大网络销售平台搜索“znFAT”，即可购买。在全国各大书店也有售。振南的ZN-X开发板，支持51、AVR、STM32(M0/M3/M4)等CPU。此板可与书配套，板上各种精彩的实验实例请详见振南网站www.znmcu.cn★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★*//***************************************************************************************★程序模块：【振南ZN-X开发板】上『SD卡1』驱动程序  〖STM32部分:STM32F103RBT6〗★功能描述：实现了SD卡的扇区读写、多扇区读写、扇区擦除、读取总物理扇区数等功能此驱动可支持几乎所有的SD卡，包括MMC/SD/SDHC★配套教程与参考资料：●《振南的znFAT--嵌入式FAT32文件系统设计与实验》一书 下册 第11章《SD卡物理驱动》●《振南的单片机高级外设系列视频教程》之《SD卡专辑》
****************************************************************************************/
#include "sd_type.h"#define SD1_CS PBout(8)
#define SET_SD1_CS_PIN(val)  (SD1_CS =val)#define TRY_TIME 10   //向SD卡写入命令之后，读取SD卡的回应次数，即读TRY_TIME次，如果在TRY_TIME次中读不到回应，产生超时错误，命令写入失败//相关宏定义
//-------------------------------------------------------------
#define SD_VER_ERR     0X00
#define SD_VER_MMC     0X01
#define SD_VER_V1      0X02
#define SD_VER_V2      0X03
#define SD_VER_V2HC    0X04#define INIT_ERROR                  0x01 //初始化错误
#define INIT_CMD0_ERROR             0x02 //CMD0错误
#define INIT_CMD1_ERROR             0x03 //CMD1错误
#define INIT_SDV2_ACMD41_ERROR      0x04 //ACMD41错误
#define INIT_SDV1_ACMD41_ERROR      0x05 //ACMD41错误#define WRITE_CMD24_ERROR           0x06 //写块时产生CMD24错误
#define WRITE_BLOCK_ERROR           0x07 //写块错误#define READ_BLOCK_ERROR            0x08 //读块错误#define WRITE_CMD25_ERROR           0x09 //在连续多块写时产生CMD25错误
#define WRITE_NBLOCK_ERROR          0x0A //连续多块写失败#define READ_CMD18_ERROR            0x0B //在连续多块读时产生CMD18错误#define GET_CSD_ERROR               0x0C //读CSD失败
#define BLOCK_SIZE            512
//-------------------------------------------------------------
UINT8 SD1_Init(void); //SD卡初始化UINT8 SD1_Write_Sector(UINT32 addr,UINT8 *buffer); //将buffer数据缓冲区中的数据写入地址为addr的扇区中
UINT8 SD1_Read_Sector(UINT32 addr,UINT8 *buffer);    //从地址为addr的扇区中读取数据到buffer数据缓冲区中
UINT8 SD1_Write_nSector(UINT32 nsec,UINT32 addr,UINT8 *buffer); //将buffer数据缓冲区中的数据写入起始地址为addr的nsec个连续扇区中
UINT8 SD1_Read_nSector(UINT32 nsec,UINT32 addr,UINT8 *buffer); //将buffer数据缓冲区中的数据写入起始地址为addr的nsec个连续扇区中
UINT8 SD1_Erase_nSector(UINT32 addr_sta,UINT32 addr_end);
UINT32 SD1_GetTotalSec(void); //获取SD卡的总扇区数#endif

sdx1.c

#include "sdx1.h"
#include "sd_type.h"
#include "sdio_sdcard.h"/*★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★《振南的znFAT--嵌入式FAT32文件系统设计与实现》一书[上下册]已经由北航出版社正式出版发行。此书是振南历经3年多时间潜心编著，是现今市面上唯一一套讲述FAT32文件系统、SD卡等嵌入式存储技术的专著。书中还介绍了大量的编程技巧与振南的开发经验。请在各大网络销售平台搜索“znFAT”，即可购买。在全国各大书店也有售。振南的ZN-X开发板，支持51、AVR、STM32(M0/M3/M4)等CPU。此板可与书配套，板上各种精彩的实验实例请详见振南网站www.znmcu.cn★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★*//***************************************************************************************★程序模块：【振南ZN-X开发板】上『SD卡1』驱动程序  〖STM32部分:STM32F103RBT6〗★功能描述：实现了SD卡的扇区读写、多扇区读写、扇区擦除、读取总物理扇区数等功能此驱动可支持几乎所有的SD卡，包括MMC/SD/SDHC★配套教程与参考资料：●《振南的znFAT--嵌入式FAT32文件系统设计与实验》一书 下册 第11章《SD卡物理驱动》●《振南的单片机高级外设系列视频教程》之《SD卡专辑》
****************************************************************************************///变量定义
//--------------------------------------------------------------
extern UINT8 Low_or_High1; //在IOSPI中定义UINT8 SD1_Addr_Mode=0; //SD1的寻址方式，1为块寻址，0为字节寻址
UINT8 SD1_Ver=SD_VER_ERR; //SD卡1的版本
//---------------------------------------------------------------#define SD1_SPI_SPEED_HIGH() Low_or_High1=0#define SD1_SPI_SPEED_LOW()  Low_or_High1=1#define SD1_SPI_WByte(x) SD1_IOSPI_RWByte(x)#define SD1_SPI_RByte()  SD1_IOSPI_RWByte(0XFF)/********************************************************************- 功能描述：【振南ZN-X开发板】上『SD卡1』SPI接口初始化- 参数说明：无- 返回说明：0- 注：SPI接口初始化后，首先工作在低速模式。SD卡在初始化的过程中要求SPI速度要比较低，原则上不高于400KHZ，经验值为240KHZ。如果发现SD卡初始化不成功，还可继续降低SPI速度，实现速度起决于电路与SD卡品质。********************************************************************//******************************************************************- 功能描述：SD1卡初始化，针对于不同的SD1卡，如MMC、SD1或SD1HC，初始化方法是不同的- 参数说明：无- 返回说明：调用成功，返回0x00，否则返回错误码******************************************************************/UINT8 SD1_Init(void)
{UINT8 Status;Status=SD_Init(); //SD卡的初始化函数return Status;//返回0,说明复位操作成功
}/******************************************************************- 功能描述：对SD1卡若干个扇区进行擦除，擦除后扇区中的数据大部分情况下为全0（有些卡擦除后为全0XFF，如要使用此函数，请确认）- 参数说明：addr_sta：开始扇区地址   addr_end：结束扇区地址- 返回说明：调用成功，返回0x00，否则返回错误码******************************************************************/UINT8 SD1_Erase_nSector(UINT32 addr_sta,UINT32 addr_end)
{UINT8 Status;Status = SD_Erase(addr_sta,addr_end);return Status; }/****************************************************************************- 功能描述：将buffer指向的512个字节的数据写入到SD1卡的addr扇区中- 参数说明：addr:扇区地址buffer:指向数据缓冲区的指针- 返回说明：调用成功，返回0x00，否则返回错误码- 注：SD1卡初始化成功后，读写扇区时，尽量将SPI速度提上来，提高效率****************************************************************************/UINT8 SD1_Write_Sector(UINT32 addr,UINT8 *buffer) //向SD1卡中的指定地址的扇区写入512个字节，使用CMD24（24号命令）
{  UINT8 Status;Status = SD_WriteBlock(buffer, addr, BLOCK_SIZE);Status = SD_WaitWriteOperation();       //等待dma传输结束while(SD_GetStatus() != SD_TRANSFER_OK); //等待sdio到sd卡传输结束return(Status);      //返回0,说明写扇区操作成功
} /****************************************************************************- 功能描述：读取addr扇区的512个字节到buffer指向的数据缓冲区- 参数说明：addr:扇区地址buffer:指向数据缓冲区的指针- 返回说明：调用成功，返回0x00，否则返回错误码- 注：SD1卡初始化成功后，读写扇区时，尽量将SPI速度提上来，提高效率****************************************************************************/UINT8 SD1_Read_Sector(UINT32 addr,UINT8 *buffer)//从SD1卡的指定扇区中读出512个字节，使用CMD17（17号命令）
{UINT8 Status;Status = SD_ReadBlock(buffer, addr, BLOCK_SIZE);//读取数据Status = SD_WaitReadOperation();while(SD_GetStatus() != SD_TRANSFER_OK);return Status;
}/****************************************************************************- 功能描述：向addr扇区开始的nsec个扇区写入数据（★硬件多扇区写入）- 参数说明：nsec:扇区数addr:开始扇区地址buffer:指向数据缓冲区的指针- 返回说明：调用成功，返回0x00，否则返回错误码- 注：SD1卡初始化成功后，读写扇区时，尽量将SPI速度提上来，提高效率****************************************************************************/UINT8 SD1_Write_nSector(UINT32 nsec,UINT32 addr,UINT8 *buffer)
{  UINT8 Status;Status = SD_WriteMultiBlocks(buffer, addr, BLOCK_SIZE, nsec);Status = SD_WaitWriteOperation();while(SD_GetStatus() != SD_TRANSFER_OK);return(Status);         //返回0,说明写扇区操作成功
} /****************************************************************************- 功能描述：读取addr扇区开始的nsec个扇区的数据（★硬件多扇区读取）- 参数说明：nsec:扇区数addr:开始扇区地址buffer:指向数据缓冲区的指针- 返回说明：调用成功，返回0x00，否则返回错误码- 注：SD1卡初始化成功后，读写扇区时，尽量将SPI速度提上来，提高效率****************************************************************************/UINT8 SD1_Read_nSector(UINT32 nsec,UINT32 addr,UINT8 *buffer)
{UINT8 Status;Status = SD_ReadMultiBlocks(buffer, addr, BLOCK_SIZE, nsec);Status = SD_WaitReadOperation();while(SD_GetStatus() != SD_TRANSFER_OK);return Status;
}/****************************************************************************- 功能描述：获取SD1卡的总扇区数（通过读取SD1卡的CSD1寄器组计算得到总扇区数）- 参数说明：无- 返回说明：返回SD1卡的总扇区数- 注：无****************************************************************************/UINT32 SD1_GetTotalSec(void)
{// SD_CardInfo SDCardInfo;SD_GetCardInfo(&SDCardInfo);return SDCardInfo.CardCapacity;
}

写main方法测试基本功能：文件创建，追加，打开，读取，关闭。注意相应的功能需在config.h中打开相应宏。

#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "usart1.h"
#include "znfat.h"
#include "sdx1.h"
#include "sdio_sdcard.h"/*★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★《振南的znFAT--嵌入式FAT32文件系统设计与实现》一书[上下册]已经由北航出版社正式出版发行。此书是振南历经3年多时间潜心编著，是现今市面上唯一一套讲述FAT32文件系统、SD卡等嵌入式存储技术的专著。书中还介绍了大量的编程技巧与振南的开发经验。请在各大网络销售平台搜索“znFAT”，即可购买。在全国各大书店也有售。振南的ZN-X开发板，支持51、AVR、STM32(M0/M3/M4)等CPU。此板可与书配套，板上各种精彩的实验实例请详见振南网站www.znmcu.cn★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★*//********************************************************************************注：此例程用于演示振南znFAT的功能，硬件CPU为STM32F103RBT6（其它CPU平台请变通）
*********************************************************************************/struct znFAT_Init_Args Init_Args; //初始化参数集合
struct FileInfo fileinfo; //文件信息集合
struct DateTime dt; //日期与时间
unsigned char buf[20];
unsigned char buf2[20];
int main(void)
{    unsigned int res=0,i=0;unsigned long len=0;delay_init();NVIC_Configuration();/* USART1 config */USART1_Config();printf("串口设置完毕\r\n");znFAT_Device_Init(); //存储设备初始化printf("SD卡初始化完毕\r\n");printf( " \r\n CardType is ：%d ", SDCardInfo.CardType );printf( " \r\n CardCapacity is ：%d ", SDCardInfo.CardCapacity );printf( " \r\n CardBlockSize is ：%d ", SDCardInfo.CardBlockSize );printf( " \r\n RCA is ：%d ", SDCardInfo.RCA);printf( " \r\n ManufacturerID is ：%d \r\n", SDCardInfo.SD_cid.ManufacturerID );znFAT_Select_Device(0,&Init_Args); //选择设备/*res = znFAT_Make_FS(SD1_GetTotalSec(),0);if(res){
printf("格式化失败 , Err Code:%d\n",res);}else{
printf("格式化成功 , Err Code:%d\n",res);}*/res=znFAT_Init(); //文件系统初始化    if(!res) //文件系统初始化成功{printf("Suc. to init FS\r\n");printf("BPB_Sector_No: %d",Init_Args.BPB_Sector_No);   printf("Total_SizeKB: %d",Init_Args.Total_SizeKB); printf("BytesPerSector: %d",Init_Args.BytesPerSector); printf("FATsectors: %d",Init_Args.FATsectors);  printf("SectorsPerClust: %d",Init_Args.SectorsPerClust); printf("FirstFATSector: %d",Init_Args.FirstFATSector); printf("FirstDirSector: %d",Init_Args.FirstDirSector); printf("FSsec: %d",Init_Args.FSINFO_Sec);printf("Next_Free_Cluster: %d",Init_Args.Next_Free_Cluster);printf("FreenCluster: %d\n",Init_Args.Free_nCluster); }else //文件系统初始化失败{printf("Fail to init FS , Err Code: %d",res);}//==================================================================dt.date.year=2012; dt.date.month=12; dt.date.day=21;dt.time.hour=15;   dt.time.min=14;   dt.time.sec=35;/*res = znFAT_Delete_File("/ZNMCU.TXT");if(res){
printf("Fail to delete file , Err Code:%d\n",res);}else{
printf("Suc to delete file , Err Code:%d\n",res);}    */res=znFAT_Create_File(&fileinfo,"/ZNMCU.TXT",&dt); //创建文件if(!res) //如果创建文件成功{printf("Suc. to creat file.\r\n");printf("================================\n");printf("File_Name(Short 8.3):%s\n",fileinfo.File_Name);printf("File_Size:%d\n",fileinfo.File_Size);printf("File_CDate:%d-%d-%d %d:%d:%d\n",fileinfo.File_CDate.year,fileinfo.File_CDate.month,fileinfo.File_CDate.day,fileinfo.File_CTime.hour,fileinfo.File_CTime.min,fileinfo.File_CTime.sec);printf("File_StartClust:%d\n",fileinfo.File_StartClust);printf("File_CurClust:%d\n",fileinfo.File_CurClust);printf("File_CurSec:%d\n",fileinfo.File_CurSec);printf("File_CurPos:%d\n",fileinfo.File_CurPos);printf("File_CurOffset:%d\n",fileinfo.File_CurOffset);printf("================================\n");for(i=0;i<20;i++) buf[i]="akkjdjnknksjk897w9887309e09e"[i];for(i=0;i<10;i++){len=znFAT_WriteData(&fileinfo,20,buf); //向文件写入数据if(len==ERR_OVER_FILE_MAX_SIZE || len==ERR_OVER_DISK_SPACE){printf("Have some Err %d\n:",len);}else{printf("Write Data,times:%d\n",i);printf("Current file offset is %d\n",fileinfo.File_CurOffset);}}znFAT_Close_File(&fileinfo); //关闭文件}else //如果创建文件不成功{printf("Fail to creat file , Err Code:%d\n",res);} znFAT_Flush_FS(); //刷新文件系统res = znFAT_Open_File(&fileinfo,"/ZNMCU.TXT",0,1);if(res){printf("Fail to open file2 , Err Code:%d\n",res);}else{printf("Suc to open file2 , Err Code:%d\n",res);}znFAT_ReadData(&fileinfo,5,12,buf2);i=0;printf("读出数据1：");while(buf2[i]!=0){printf("%c",buf2[i]);i++;}    znFAT_Close_File(&fileinfo); res = znFAT_Open_File(&fileinfo,"/ABCDE.TXT",0,1);if(res){
printf("Fail to open file1 , Err Code:%d\n",res);}else{
printf("Suc to open file1 , Err Code:%d\n",res);}znFAT_ReadData(&fileinfo,5,12,buf2);i=0;printf("读出数据2：");while(buf2[i]!=0){printf("%c",buf2[i]);i++;}znFAT_Close_File(&fileinfo); while(1);
}

编译，修改错误。原因是sys.c/sys.h中void NVIC_Configuration(void)函数与原项目重名，去掉sys中那个。另外，把FWlib需要的外设驱动添加进来，并包括相应头文件，没用到的可以去掉。
编译通过，烧写到开发板。插上4G（或以上）SD卡，串口连接到电脑，复位。从串口输出的数据看出，写入的文件可以成功读出。但SD卡插到电脑却看不到文件！
用winhex查看SD卡扇区内容，发现znFAT调用底层驱动的入参是以扇区为地址，而野火提供的驱动却按照字节处理。所以要修改驱动源码。将sdio_sdcard.c中的

if (CardType == SDIO_HIGH_CAPACITY_SD_CARD){BlockSize = 512;ReadAddr /= 512;}

改为

if (CardType == SDIO_HIGH_CAPACITY_SD_CARD){BlockSize = 512;//  ReadAddr /= 512;}else{ReadAddr *= 512;}

此时，已经可以向4G及以上的SDHC卡中正确读写文件，并与windows文件系统一致。
但是2G及以下的SD标准2.0卡仍然无法写入文件（驱动正常），卡在文件初始化这一步。通过查看znFAT_Init()函数，发现中止在znFAT_Device_Read_Sector((pInit_Args->BPB_Sector_No),znFAT_Buffer); 这一行。进一步输出中间值，并查看相应扇区内容，发现读取的扇区地址无效，SD卡任何位置都查找不到FAT32文件系统的特征字符串。这说明标准卡与大容量卡的文件系统有所差异。
稍后将考察文件系统，尝试进一步解决问题。

GAME PAUSE…

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