实验目的

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）。

实验原理

SD卡寄存器

SD卡总共有8个寄存器，用于设定或表示SD卡信息。
这些寄存器只能通过对应的命令访问，SDIO定义64个命令，每个命令都有特殊意义，可以实现某一特定功能，SD卡接收到命令后，根据命令要求对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。

SD卡结构

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。

SD卡初始化

SPI操作模式下：在SD卡收到复位命令时，CS为有效电平（低电平），则SPI模式被启用，在发送CMD之前要先发送74个时钟，64个为内部供电上升时间，10个用于SD卡同步；之后才能开始CMD操作，在初始化时CLK时钟不能超过400KHz。

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），进入IDLE状态；

4、发送CMD8，检查是否支持2.0协议；

5、根据不同协议检查SD卡（命令包括：CMD55、CMD41、CMD58和CMD1等）；

6、取消片选，发多8个CLK，结束初始化

这样我们就完成了对SD卡的初始化，注意末尾发送的8个CLK是提供SD卡额外的时钟，完成某些操作。通过SD卡初始化，我们可以知道SD卡的类型（V1、V2、V2HC或者MMC），在完成了初始化之后，就可以开始读写数据了。

SD卡写入与读取

读取：
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，如果不使用CRC，这两个字节在读取后可以丢掉。
6、禁止片选之后，发多8个CLK；

写入：
1、发送CMD24;
2、接收卡响应R1；
3、发送写数据起始令牌0XFE；
4、发送数据；
5、发送2字节的伪CRC；
6、禁止片选之后，发多8个CLK；

实验过程

电路连接：

我们先进行相应的配置，选择stm32f103c8芯片，配置如下：

选择gpio:

配置rcc:

配置sys:

然后生成工程

完整工程代码如下（hal库版本）链接：https://pan.baidu.com/s/1YxLpaIM6HMQ4d_9yh4M4ww
提取码：276d

main函数:

int main(void)
{/* USER CODE BEGIN 1 *//* USER CODE END 1 *//* MCU Configuration---------------------------------------------------*//* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */HAL_Init();/* USER CODE BEGIN Init *//* USER CODE END Init *//* Configure the system clock */SystemClock_Config();/* USER CODE BEGIN SysInit *//* USER CODE END SysInit *//* Initialize all configured peripherals */MX_GPIO_Init();MX_SPI1_Init();MX_FATFS_Init();MX_USART1_UART_Init();/* USER CODE BEGIN 2 */HAL_UART_Receive_IT(&huart1,&aRxBuffer1,1);   //enable uart   printf(" main \r\n");Get_SDCard_Capacity();   //得到使用内存并选择格式化/* USER CODE END 2 *//* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){WritetoSD(WriteBuffer,sizeof(WriteBuffer));      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);}        /* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */}/* USER CODE END 3 */
}

写入函数WritetoSD:

在这里插入代码片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
}

结果展示

可以看到超过十一次之后会一直返回while，说明十一行之后就不会写入了

参考资料

参考资料：

SD模块 https://detail.tmall.com/item.htm?id=43580108042&spm=a1z09.2.0.0.4e1c2e8dwVFPWk&_u=e3meo26c8f82

https://mooc1.chaoxing.com/ueditorupload/read?objectId=c1f2b780d9f067ecf4bd45643ed5f128&fileOriName=STM32cube%25E9%2585%258D%25E7%25BD%25AETFAST%25E6%25A8%25A1%25E5%25BC%258FSPI%25E8%25AF%25BB%25E5%2586%2599SD%25E5%258D%25A1.zip

https://mooc1.chaoxing.com/ueditorupload/read?objectId=ea99571271816701b1f2a44c99d50028&fileOriName=STM32%25E7%2594%25A8cube%25E9%2585%258D%25E7%25BD%25AEFATFS%25E6%25A8%25A1%25E5%25BC%258F%25E4%25B8%258BSPI%25E8%25AF%25BB%25E5%2586%2599SD%25E5%258D%25A1.pdf

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