STM3210B_EVAL U盘功能 USB + SPI +SD 增加对SDHC卡支持

STM3210B_EVAL 模拟U盘 USB+SPI+SD示例程序增加对SDHC卡支持

STM3210B_EVAL评估版的 USB Mass Storage 范例中，USB + SPI +SD 很适合硬件资源较少的CPU，笔者尝试用STM32F103RC芯片移植，对原程序GPIO稍作修改即可实现SD V1.1卡的操作，虽速度较慢，但U盘的基本功能还算完整。
美中不足，原程序不能支持SD V2.0/HC协议，市面上流行的8G、16G的HC卡、TF卡，统统用不上，确实比较遗憾。
闲着也是闲着，动手修改了一下程序，顺利调试通过。顺便抓了一把大大小小的卡，V1 2G、V2HC 的 4、8、16SD、TF一一试了一遍，还算满意，遂把这点东西拿出来分享一下。

STM3210B_EVAL套件使用了的CPU是STM32F103VB， PD9作为USB连接控制端（USB_Disconnect_Pin，在platform_config.h中定义），笔者使用的是STM32F103RC，IO口资源不足，就改成了PC 15端口。此时，程序即可正常加载V1.1 的2G SD卡。
需要提醒的是控制端的极性可能各有不同，笔者使用低电平为开启，高电平关闭。如须调整，可以在hw_config.c中修改。

简单点理解，HC卡就是因为容量值太大，超过了普通SD卡协议的扇区寻址范围，所以把HC卡区分出来，读写操作的时候，把地址调整一下即可。卡的识别功能放在stm3210b_eval_spi_sd.c的SD_Init()函数中。识别的流程网上有不少介绍，浓缩如下：
1：上电复位后，CMD0 + CMD8 区分出V1/MMC 或者是V2/HC；
2：MMC 对CMD55 + ACMD41不响应，从而区分出V1和MMC；
3：V2/HC对 CMD55 + ACMD41响应后，取得OCR的值，从而可以区分出HC卡。
代码修改如下：

SD_Error SD_Init(void)
{uint32_t i = 0, retry =0;uint8_t buf[4];/*!< Initialize SD_SPI */SD_LowLevel_Init(); //SPI_SpeedLow();/*!< SD chip select high */SD_CS_HIGH();/*!< Send dummy byte 0xFF, 10 times with CS high *//*!< Rise CS and MOSI for 80 clocks cycles */for (i = 0; i <= 9; i++){/*!< Send dummy byte 0xFF */SD_WriteByte(SD_DUMMY_BYTE);}//indenfy sd card type/*------------Put SD in SPI mode--------------*//*!< SD initialized and set to SPI mode properly */SD_CS_LOW();  /*!< Send CMD0 (SD_CMD_GO_IDLE_STATE) to put SD in SPI mode */SD_SendCmd(SD_CMD_GO_IDLE_STATE, 0, 0x95);/*!< Wait for In Idle State Response (R1 Format) equal to 0x01 */if (SD_GetResponse(0x01) == SD_RESPONSE_NO_ERROR){/*--CMD8 区分V1.1/MMC 或 V2.0/HC --*/SD_SendCmd(SD_CMD_HS_SEND_EXT_CSD,0x1AA,0x87);if(SD_GetResponse(0x01) == SD_RESPONSE_NO_ERROR)    //SD V2.0{for(i = 0;i < 4; i++)buf[i] = SD_ReadByte();       //获取OCRif(buf[2] == 0X01 && buf[3] == 0XAA)     // 2.7~3.6V{retry = 0XFF;do{                   i =0x20;do{SD_SendCmd(SD_CMD_APP_CMD,0,0X01);      //CMD55}while(SD_GetResponse(0x01) && i--);SD_SendCmd(SD_CMD_SD_APP_OP_COND,0x40000000,0X01);       //ACMD41}while(SD_GetResponse(0) && retry--);/*--CMD58--*/SD_SendCmd(CMD58,0,0X01);if(retry && (SD_GetResponse(0) == SD_RESPONSE_NO_ERROR)){for(i = 0; i < 4; i++)buf[i] = SD_ReadByte();              //获取OCRif(buf[0] & 0x40)SD_Type = SDIO_HIGH_CAPACITY_SD_CARD;    //检查CCSelse SD_Type = SDIO_STD_CAPACITY_SD_CARD_V2_0; SD_CS_HIGH();return SD_RESPONSE_NO_ERROR;}}}else//SD V1.x/ MMC V3{retry =0xfff;do{                i =0x20;do{SD_SendCmd(SD_CMD_APP_CMD,0,0X01);      //CMD55}    while(SD_GetResponse(0x01) && i--);SD_SendCmd(SD_CMD_SD_APP_OP_COND,0,0X01);    //CMD41} while(SD_GetResponse(0) && retry--);if(retry)SD_Type = SDIO_STD_CAPACITY_SD_CARD_V1_1;else{retry = 0XFFF;do //MMC 退出IDLE {                                               SD_SendCmd(SD_CMD_SEND_OP_COND ,0,0Xff);    //CMD1}while(!SD_GetResponse(0) && retry--);  if(retry)     //有响应{SD_Type = SDIO_MULTIMEDIA_CARD;//MMC V3SD_SendCmd(SD_CMD_SET_BLOCKLEN,512,0X01);SD_GetResponse(0);}elseSD_Type = SDIO_CARD_ERR  ;   //无响应}}}    return (SD_GoIdleState());
}

后面就对几个读写操作函数稍加修改，以块读取函数为例：

SD_Error SD_ReadBlock(uint8_t* pBuffer, uint32_t ReadAddr, uint16_t BlockSize)
{uint32_t i = 0;SD_Error rvalue = SD_RESPONSE_FAILURE;//添加HC卡地址调整if (SD_Type == SDIO_HIGH_CAPACITY_SD_CARD){BlockSize = 512;ReadAddr /= 512;}//OK //以下无变动；/*!< SD chip select low */SD_CS_LOW();    ......

这是涉及到的读写操作函数，同样方法修改一下即可：

SD_Error SD_ReadBlock();
SD_Error SD_ReadMultiBlocks();
SD_Error SD_WriteBlock();
SD_Error SD_WriteMultiBlocks();

不同版本的SD卡，其CSD参数格式略有不同，主要在卡容量描述上。因此，对SD_GetCSDRegister(SD_CSD* SD_csd)函数做适当修改：

 ......//兼容HC卡if (SD_Type == SDIO_HIGH_CAPACITY_SD_CARD){/*!< Byte 7 */i = CSD_Tab[7];SD_csd->DeviceSize  = (i & 0x3F) << 16;/*!< Byte 8 */i = CSD_Tab[8];SD_csd->DeviceSize  |= (i << 8);/*!< Byte 9 */SD_csd->DeviceSize  |= CSD_Tab[9];}else{SD_csd->DeviceSize = (CSD_Tab[6] & 0x03) << 10;/*!< Byte 7 */SD_csd->DeviceSize |= (CSD_Tab[7]) << 2;/*!< Byte 8 */SD_csd->DeviceSize |= (CSD_Tab[8] & 0xC0) >> 6;SD_csd->MaxRdCurrentVDDMin = (CSD_Tab[8] & 0x38) >> 3;SD_csd->MaxRdCurrentVDDMax = (CSD_Tab[8] & 0x07);/*!< Byte 9 */SD_csd->MaxWrCurrentVDDMin = (CSD_Tab[9] & 0xE0) >> 5;SD_csd->MaxWrCurrentVDDMax = (CSD_Tab[9] & 0x1C) >> 2;SD_csd->DeviceSizeMul = (CSD_Tab[9] & 0x03) << 1;/*!< Byte 10 */SD_csd->DeviceSizeMul |= (CSD_Tab[10] & 0x80) >> 7;}//OK......

原程序中，V1.1卡初始化完成后，需执行CMD1 退出Idle模式，而V2.0在识别时已经在Active状态了，所以此步骤可以跳过,可以修改SD_GoIdle()函数。到此，SD卡识别、读写都已完成。因为USB Mass Storage应用，需要读取SD卡的CSD参数，因此在mass_mal.c的MAL_GetStatus (uint8_t lun)函数中，须修改卡片容量：

 ......DeviceSizeMul = SD_csd.DeviceSizeMul + 2;       Mass_Block_Size[0] = 512;
// SDHC容量       if(SD_Type == SDIO_HIGH_CAPACITY_SD_CARD){Mass_Block_Count[0] = (SD_csd.DeviceSize + 1) * 512 * 1024;}else{temp_block_mul = (1 << SD_csd.RdBlockLen)/ 512;Mass_Block_Count[0] = ((SD_csd.DeviceSize + 1) * (1 << (DeviceSizeMul))) * temp_block_mul;         }
//OK......

其余的一些小改动，如定义卡片类型、CMD指令，都在stm3210b_eval_spi_sd.h中添加。

#define SDIO_STD_CAPACITY_SD_CARD_V1_1             ((uint8_t)0x00)
#define SDIO_STD_CAPACITY_SD_CARD_V2_0             ((uint8_t)0x01)
#define SDIO_HIGH_CAPACITY_SD_CARD                 ((uint8_t)0x02)
#define SDIO_MULTIMEDIA_CARD                       ((uint8_t)0x03)
#define SDIO_SECURE_DIGITAL_IO_CARD                ((uint8_t)0x04)
#define SDIO_HIGH_SPEED_MULTIMEDIA_CARD            ((uint8_t)0x05)
#define SDIO_SECURE_DIGITAL_IO_COMBO_CARD          ((uint8_t)0x06)
#define SDIO_HIGH_CAPACITY_MMC_CARD                ((uint8_t)0x07)
#define SDIO_CARD_ERR                                                            ((uint8_t)0xff)

修改完成后，把它与SDIO接口读写速度进行了对比，无论是ＤＭＡ模式还是轮询模式，都没多大差别。个人认为还是stm32F103对USB的响应慢，造成瓶颈效应。当然如果排除USB因素，SDIO模式还是快的多。

笔者第一次发帖，能力所限，贴中难免有错误和遗漏，望能获得诸位朋友悉心指正。非常感谢！

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