基于ZYNQ的SD卡的访问
基于ZYNQ的SD卡的访问
- 参考文献
- 项目简述
- FAT文件架构简述
- bmp图像数据格式
- PS端设计
- 下板测试结果
- 总结
参考文献
[1].V3学院
项目简述
现在FPGA板卡上面常用的存储设备是SD卡，也经常将BOOT文件下载到SD卡中启动。那么这篇文章我们将讲解使用API函数来进行SD卡的读写，当然使用纯FPGA写Verilog也是可以读写SD卡，遵循SPI协议，后面的文章我们会进行相应的介绍，这篇文章先来讲解简单的C语言访问SD卡。
工程描述：ZYNQ利用FAT文件系统对SD卡些一张图片。
本次实验所用到的软硬件环境如下：
1、VIVADO 2019.1
2、米联客MZ7015FA开发板
FAT文件架构简述
本片博客我们将利用开源的FAT文件系统架构，介绍及维护这个系统的网址如下:FAT。打开这个网址，我们便可以看到如下信息：
点开每一个函数都有详细的参数说明及例子：
同学们可以主要通过上面的例子进行相应的学习，了解每个函数的功能。这里注意上面的介绍非常详细，尤其是示例工程。
那么学习到这里的同学或许会问，我们明白了上面函数的作用，那么我们如何将上面的系统框架引用到ZYNQ中呢？因为我们直接写相应的FAT中的函数，ZYNQ肯定不会识别的，这里我们将给出详细的操作步骤。
首先右击相应工程的bsp文件，选择Board Support Package Setting
然后点击相应的xilffs
然后重新生成相应的bsp文件即可。接下来我们对常用的函数进行简单的介绍：
//挂载的函数
//The f_mount fucntion registers/unregisters filesystem object to the FatFs module.
FRESULT f_mount (
FATFS* fs, /* [IN] Filesystem object */
const TCHAR* path, /* [IN] Logical drive number */
BYTE opt /* [IN] Initialization option */
);
//The f_open function opens a file.
FRESULT f_open (
FIL* fp, /* [OUT] Pointer to the file object structure */
const TCHAR* path, /* [IN] File name */
BYTE mode /* [IN] Mode flags */
);
//The f_write writes data to a file.
FRESULT f_write (
FIL* fp, /* [IN] Pointer to the file object structure */
const void* buff, /* [IN] Pointer to the data to be written */
UINT btw, /* [IN] Number of bytes to write */
UINT* bw /* [OUT] Pointer to the variable to return number of bytes written */
);
//The f_read function reads data from a file.
FRESULT f_read (
FIL* fp, /* [IN] File object */
void* buff, /* [OUT] Buffer to store read data */
UINT btr, /* [IN] Number of bytes to read */
UINT* br /* [OUT] Number of bytes read */
);
//The f_sync function flushes the cached information of a writing file.
FRESULT f_sync (
FIL* fp /* [IN] File object */
);
//The f_close function closes an open file.
FRESULT f_close (
FIL* fp /* [IN] Pointer to the file object */
);
这里需要特别注意f_sync函数，是将
至于上面函数中每个参数的作用，同学们可以打开博客中上面的连接进行学习，上面的介绍非常详细。
bmp图像数据格式
bmp图像主要由下面结构组成：
1、文件头结构
2、信息头结构
3、颜色表
4、像素数据
对于bmp格式的24位真彩图，上面的颜色表信息为空，因为24位不需要颜色表的映射。至于每个结构里面具体的信息，我们给出相应的头文件，可以学习上面的注释。
#ifndef _BMP_IMG_H
#define _BMP_IMG_H
#include "xsdps.h"
#include "ff.h"
#endif
typedef unsigned short int WORD;
//typedef unsigned int DWORD;
typedef int LONGG;
typedef unsigned char BYTE;
/*********** *********** *********** *********** *********** *********** ***********
* definition :struct
* Description :位图文件头
*********** *********** *********** *********** *********** *********** ***********/
#pragma pack(1)/将结构体中成员按n字节对齐
typedef struct tagBITMAPFILEHEADER
{
WORD bfType;文件类型，必须为BM
DWORD bfSize;///指定文件大小，以字节为单位（3-6字节，低位在前）
WORD bfReserved1;///文件保留字，必须为0
WORD bfReserved2;///文件保留字，必须为0
DWORD bfOffBits;从文件头到实际位图数据的偏移字节数（11-14字节，低位在前）
}BITMAPFILEHEADER;
/*********** *********** *********** *********** *********** *********** ***********
* definition :struct
* Description :位图信息头
*********** *********** *********** *********** *********** *********** ***********/
typedef struct tagBITMAPINFOHEADER
{
DWORD biSize;///本结构所占用字节数，为40。注意：实际操作中则有44，这是字节补齐的原因
LONGG biWidth;///位图的宽度，以像素为单位
LONGG biHeight;//位图的高度，以像素为单位
WORD biPlanes;//目标设备的级别，必须为1
WORD biBitCount;每个像素所需的位数，1（双色），4(16色），8(256色）16(高彩色)，24（真彩色）或32之一
DWORD biCompression;位图压缩类型，0（不压缩），1(BI_RLE8压缩类型）或2(BI_RLE4压缩类型）之一
DWORD biSizeImage;//位图的大小(其中包含了为了补齐行数是4的倍数而添加的空字节)，以字节为单位
LONGG biXPelsPerMeter;///位图水平分辨率，每米像素数
LONGG biYPelsPerMeter;///位图垂直分辨率，每米像素数
DWORD biClrUsed;位图实际使用的颜色表中的颜色数，若该值为0,则使用颜色数为2的biBitCount次方
DWORD biClrImportant;///位图显示过程中重要的颜色数，若该值为0,则所有的颜色都重要
}BITMAPINFOHEADER;
#pragma pack()//取消自定义字节方式
/*********** *********** *********** *********** *********** *********** ***********
* definition :struct
* Description :调色板
*********** *********** *********** *********** *********** *********** ***********/
typedef struct tagRGBQUAD
{
BYTE rgbBlue;///蓝色的亮度（0-255)
BYTE rgbGreen;//绿色的亮度（0-255)
BYTE rgbRed;红色的亮度（0-255)
BYTE rgbReserved;///保留，必须为0
}RGBQUAD;
/*********** *********** *********** *********** *********** *********** ***********
* Function Name :printInfo
* Description :输出文件信息
*********** *********** *********** *********** *********** *********** ***********/
void printInfo(BITMAPFILEHEADER fileHeader,BITMAPINFOHEADER infoHeader);
/*********** *********** *********** *********** *********** *********** ***********
* Function Name :printInfo
* Description :输出画板信息
*********** *********** *********** *********** *********** *********** ***********/
void printPalette(RGBQUAD *rgbPalette,int sizeOfPalette);
//int ReadBmp(BITMAPFILEHEADER fileHeader,BITMAPINFOHEADER infoHeader,RGBQUAD *rgbPalette/*给它去别名一起变化*/,void *img[5000],char *FileName);
int SaveBmp(BITMAPFILEHEADER fileHeader,BITMAPINFOHEADER infoHeader,RGBQUAD *rgbPalette,u8 *img,char *FileName);
特别注意以下函数限制：
这是为了让结构体之间的成员按照字节递增的顺序排列，如果没有这句约束，结构体再内存中的排列有可能是跳跃的。
所谓ZYNQ写24位真彩图片到SD卡，其实就是先写文件头、再写信息头、最后写图像数据。详情请查看下面的代码进行学习。
PS端设计
因为我们全部的工作量都是在PS端设计的，所以我们这里不再浪费空间给出相应的PL端设计。所以这里直接给出相应的代码，代码说白了就是从示例工程中学习得来的。代码如下：
#include 上面的代码特别简单，相信同学们可以学会，但是学这个的时候需要特别注意bmp图像的数据格式。
下板测试结果
从上面的代码中我们可以看出，我们写了一副32*32的bmp图片到SD卡。然后将SD卡在电脑上读出，观察图片是否正确。
上图证明了我们实验的正确性。
总结
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