STM32H7B0VBT6使用Free RTOS配置SD卡+Fatfs文件管理系统

作者：Jack_G
时间：2023.05.26
版本：V1.0
上次修改时间：
环境：
\quad \quad \quad \quad STM32Cube MX V6.8.1
\quad \quad \quad \quad STM32CubeH7 Firmware Package V1.11.0 / 04-Nov-2022
\quad \quad \quad \quad Fatfs: R0.12C
\quad \quad \quad \quad Keil: V5.29

---

前言

裸机使用Fatfs时，没有任何问题，加入Free RTOS后就一直不能f_mount，返回值一直为1，百思不得其解，几经周转，最后重新配置了一次就正常使用了，具体配置过程如下：

---

一、基本配置

1.1 配置时钟源为外部晶振

1.2 配置烧录程序的引脚

1.3 配置时钟树，配置主频280M

`注意：其中：使用SD卡时，SDMMC时钟常配为48 MHz,经过分频后不超过25MHz`（但是经过实际我测试，我配置的280 MHz，SDMMC分频系数为5也能使用，即：280/(2*5) = 28 MHz，想提速考虑这部分再斟酌）

配置个串口用于信息打印测试

二、配置SDMMC

选择四线模式，分频系数我写的5（速度较低）。

查了一些博客，有的同学反映需要将数据线和命令先上拉，不然有可能出现f_mount失败的情况，修改引脚上下拉再DPIO中修改







使能SDMMC的中断，在配置完Free RTOS后优先级会自动变为5

三、配置FreeRTOS

将heap改大一点

将初始任务的堆栈改大一点

四、配置Fatfs

修改支持长文件名和MAX_SS
不建议在此单片机开启文件名的中文支持，因为RAM不够，

五、修改堆栈

增大堆栈空间

最后生成代码即可

六、增加测试代码

1. 在main.c中添加fputc重定义一下printf
   添加头文件

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include 
/* USER CODE END Includes */

重定向fputc

/* USER CODE BEGIN 4 */

//重定向fputc函数printf 
int fputc(int ch,FILE *f){
	HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t *)&ch,1,HAL_MAX_DELAY);
	return ch;
} 
//重定向fgetc函数 scanf
int fgetc(FILE *f){
	uint8_t ch;
	HAL_UART_Receive(&huart1,(uint8_t *)&ch,1,HAL_MAX_DELAY);
	return ch;
}
/* USER CODE END 4 */

2. 在freertos.c中添加测试代码
   （Fatfs的初始化啥的都在任务中进行初始化）

这部分是添加的测试函数代码

#include "fatfs.h"
#include "sdmmc.h"
#include 

#define FF_MAX_SS		4096

//	函数：FatFs_FileTest
//	功能：进行文件写入和读取测试
//
uint8_t  FatFs_FileTest(void)	//文件创建和写入测试
{
	uint8_t i = 0;
	uint16_t BufferSize = 0;	
	FIL	MyFile;			// 文件对象
	UINT 	MyFile_Num;		//	数据长度
	BYTE 	MyFile_WriteBuffer[] = "STM32H7B0 SD卡 文件系统测试";	//要写入的数据
	BYTE 	MyFile_ReadBuffer[1024];	//要读出的数据
	uint8_t MyFile_Res;    /* Return value for SD */
	
	printf("-------------FatFs 文件创建和写入测试---------------\r\n");
	
	MyFile_Res = f_open(&MyFile,"0:FatFs Test.txt",FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE);	//打开文件，若不存在则创建该文件
	if(MyFile_Res == FR_OK)
	{
		printf("文件打开/创建成功，准备写入数据...\r\n");
		
		MyFile_Res = f_write(&MyFile,MyFile_WriteBuffer,sizeof(MyFile_WriteBuffer),&MyFile_Num);	//向文件写入数据
		if (MyFile_Res == FR_OK)	
		{
			printf("写入成功，写入内容为：\r\n");
			printf("%s\r\n",MyFile_WriteBuffer);
		}
		else
		{
			printf("文件写入失败，请检查SD卡或重新格式化!\r\n");
			f_close(&MyFile);	  //关闭文件	
			return ERROR;			
		}
		f_close(&MyFile);	  //关闭文件			
	}
	else
	{
		printf("无法打开/创建文件，请检查SD卡或重新格式化!\r\n");
		f_close(&MyFile);	  //关闭文件	
		return ERROR;		
	}
	
	printf("-------------FatFs 文件读取测试---------------\r\n");	
	
	BufferSize = sizeof(MyFile_WriteBuffer)/sizeof(BYTE);									// 计算写入的数据长度
	MyFile_Res = f_open(&MyFile,"0:FatFs Test.txt",FA_OPEN_EXISTING | FA_READ);	//打开文件，若不存在则创建该文件
	MyFile_Res = f_read(&MyFile,MyFile_ReadBuffer,BufferSize,&MyFile_Num);			// 读取文件
	if(MyFile_Res == FR_OK)
	{
		printf("文件读取成功，正在校验数据...\r\n");
		
		for(i=0;i<BufferSize;i++)
		{
			if(MyFile_WriteBuffer[i] != MyFile_ReadBuffer[i])		// 校验数据
			{
				printf("校验失败，请检查SD卡或重新格式化!\r\n");
				f_close(&MyFile);	  //关闭文件	
				return ERROR;
			}
		}
		printf("校验成功，读出的数据为：\r\n");
		printf("%s\r\n",MyFile_ReadBuffer);
	}	
	else
	{
		printf("无法读取文件，请检查SD卡或重新格式化!\r\n");
		f_close(&MyFile);	  //关闭文件	
		return ERROR;		
	}	
	
	f_close(&MyFile);	  //关闭文件	
	return SUCCESS;
}
//	函数：FatFs_GetVolume
//	功能：计算设备的容量，包括总容量和剩余容量

void FatFs_GetVolume(void)	// 计算设备容量
{
	FATFS *fs;		//定义结构体指针
	uint32_t SD_CardCapacity = 0;		//SD卡的总容量
	uint32_t SD_FreeCapacity = 0;		//SD卡空闲容量
	DWORD fre_clust, fre_sect, tot_sect; 	//空闲簇，空闲扇区数，总扇区数

	f_getfree("0:",&fre_clust,&fs);			//获取SD卡剩余的簇

	tot_sect = (fs->n_fatent-2) * fs->csize;	//总扇区数量 = 总的簇 * 每个簇包含的扇区数
	fre_sect = fre_clust * fs->csize;			//计算剩余的可用扇区数	   

	SD_CardCapacity = tot_sect / 2048 ;	// SD卡总容量 = 总扇区数 * 512( 每扇区的字节数 ) / 1048576(换算成MB)
	SD_FreeCapacity = fre_sect / 2048 ;	//计算剩余的容量，单位为M
	printf("-------------------获取设备容量信息-----------------\r\n");		
	printf("SD容量：%dMB\r\n",SD_CardCapacity);	
	printf("SD剩余：%dMB\r\n",SD_FreeCapacity);
}

void FatFs_Check(void)	//判断FatFs是否挂载成功，若没有创建FatFs则格式化SD卡
{
	BYTE work[FF_MAX_SS]; 
	
	FATFS_LinkDriver(&SD_Driver, SDPath);		// 初始化驱动
	retSD = f_mount(&SDFatFS,"0:",1);	//	挂载SD卡
	
	if (retSD == FR_OK)	//判断是否挂载成功
	{
		printf("\r\nSD文件系统挂载成功\r\n");
		FatFs_GetVolume();
	}
	else		
	{
		if(retSD == 13)
		{
			printf("SD卡还未创建文件系统，即将格式化\r\n");
			
			retSD = f_mkfs("0:",FM_FAT32,0,work,sizeof work);		//格式化SD卡，FAT32，簇默认大小16K
			
			if (retSD == FR_OK)		//判断是否格式化成功
				printf("SD卡格式化成功！\r\n");
			else
				printf("格式化失败，请检查或更换SD卡！\r\n");
		}
		else
			printf("挂载失败：%d\r\n",retSD);
	}
}
void printf_sdcard_info(void)
{
	HAL_SD_CardInfoTypeDef  SDCardInfo;  
	uint64_t CardCap;      	//SD卡容量
	HAL_SD_CardCIDTypeDef SDCard_CID; 

	HAL_SD_GetCardCID(&hsd1,&SDCard_CID);	//获取CID
	HAL_SD_GetCardInfo(&hsd1,&SDCardInfo);                    //获取SD卡信息
	CardCap=(uint64_t)(SDCardInfo.LogBlockNbr)*(uint64_t)(SDCardInfo.LogBlockSize);	//计算SD卡容量
	switch(SDCardInfo.CardType)
	{
		case CARD_SDSC:
		{
			if(SDCardInfo.CardVersion == CARD_V1_X)
				printf("Card Type:SDSC V1\r\n");
			else if(SDCardInfo.CardVersion == CARD_V2_X)
				printf("Card Type:SDSC V2\r\n");
		}
		break;
		case CARD_SDHC_SDXC:printf("Card Type:SDHC\r\n");break;
		default:break;
	}	
		
    printf("Card ManufacturerID: %d \r\n",SDCard_CID.ManufacturerID);				//制造商ID	
 	printf("CardVersion:         %d \r\n",(uint32_t)(SDCardInfo.CardVersion));		//卡版本号
	printf("Class:               %d \r\n",(uint32_t)(SDCardInfo.Class));		    //
 	printf("Card RCA(RelCardAdd):%d \r\n",SDCardInfo.RelCardAdd);					//卡相对地址
	printf("Card BlockNbr:       %d \r\n",SDCardInfo.BlockNbr);						//块数量
 	printf("Card BlockSize:      %d \r\n",SDCardInfo.BlockSize);					//块大小
	printf("LogBlockNbr:         %d \r\n",(uint32_t)(SDCardInfo.LogBlockNbr));		//逻辑块数量
	printf("LogBlockSize:        %d \r\n",(uint32_t)(SDCardInfo.LogBlockSize));		//逻辑块大小
	printf("Card Capacity:       %d MB\r\n",(uint32_t)(CardCap>>20));				//卡容量
}

最后在任务中进行调用即可
示例：

/* USER CODE END Header_StartDefaultTask */
void StartDefaultTask(void *argument)
{
  /* USER CODE BEGIN StartDefaultTask */
  /* Infinite loop */
	
	FatFs_Check();
	printf_sdcard_info();
	FatFs_FileTest();
	
  for(;;)
  {
	HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port,LED_Pin);
    osDelay(1000);
  }
  /* USER CODE END StartDefaultTask */
}

附上工程代码