HAL库 CubeMX STM32通过SDIO模式实现对SD卡的读写

开发环境：
STM32CubeMX 5.6.0
Keil MDK 5.33
STM32F103RET6开发板
16G SD-Micro存储卡

SD卡

SD卡大家一定都不陌生，不过我想很多年龄不是很大的人（比如我）可能都对SD卡不是很了解，在我们的意识中，可能大家以为SD卡长这样
不过这只是SD卡的一种，这种卡属于SD-Micro，是一种小型的卡，就如卡面上也写着Micro一样，当然SD卡除了这种卡之外，还有两种分别是SD和mini-SD，他们分别长这样：

SD卡的四个角有一个是没有的，以便我们认识正反来使用它，SD卡的一侧还有一个可以扳动的读写保护开关，这三种卡里面SD卡最大，SD-Micro最小。
根据SD卡的容量，可划分为SDSC（SD Standard Capacity）、SDHC（SD High Capacity）、SDXC（SD Extended Capacity）三种标准。现今，市场的主流SD产品是SDHC和SDXC这两种较大容量的存储卡，而SDSC卡因容量过小，已逐渐被市场淘汰。SD卡（三种卡的统称）的存储空间是由一个一个扇区组成的，SD卡的扇区大小是固定的，为512byte（这一点很重要） ，若干个扇区又可以组成一个分配单元（也被成为簇），分配单元常见的大小为4K、8K、16K、32K、64K。
需要注意的是，SD-Micro只有8个引脚，而SD卡是有九个引脚的，这两种都可以直线4线通讯。想了解更多关于SD卡的信息，给大家推荐一篇科普文：【科普】解密SD卡的种类、规格、速度、容量和寿命，附SD卡选购指南.

工程的创建

选中开发板之后，首先对系统内核进行配置：

这里为什么选择TIM2，是因为我后面要用FreeRtos，FreeRtos要抢占SysTick，所以我要提前让出来。
然后配置SDIO和串口：
我这里配置串口1是与串口调试助手交互，串口2我是为了与另一个板子通讯，不需要的可以忽略。


SDIO使用4线通讯，这样速度更快，关于clock divide的配置，这里要跟大家说一下，我们用的卡一般的频率为0~25MHz，
卡频率（SDIO_CK） = 适配器频率（SDIOCLK）/(2+分频值)。
这里的分频值便是clock divide，数值多少自己根据自己单片机SDIO模块所在总线的频率来确定。
接下来配置时钟树：

如图所示，我配置成了最大时钟频率：72MHz。此时SDIO总线上的频率为72MHz。
最后配置存储路径生成工程就可以了


到这里，我们的工程就创建完了。

代码编写

接下来接进行SD卡读取的代码编写，在代码编写之前，需要做些准备工作：
1、确定你的开发板上有SDIO模块
2、你的SD卡为一块小于或等于32G的存储卡，因为目前大多数单片机只支持SC和HC类型的卡，这与单片机所遵循的SD卡协议有关系，总之，你的单片机很有可能不支持XC类型的卡，如果确定支持XC的卡也可以用。
3、对你的SD卡用读卡器进行格式化，格式化为FAT32模式的文件系统，分配单元自己定，分配单元越小，空间利用率越高（第三步格式化为FAT32模式，也为用FatFs系统开发做准备）。
以上便是我们的准备工作，打开我们生成的工程之后，首先带领大家认识几个我们会用到的函数：
在stm32f1xx_hal_sd.c源文件中的SD卡初始化函数：

在stm32f1xx_hal_sd.c源文件中的SD卡擦除函数：

在stm32f1xx_hal_sd.c源文件中的SD卡对扇区写函数：

在stm32f1xx_hal_sd.c源文件中的SD卡对扇区读函数：

函数内具体怎么实现的我就不清楚了，本人能力有限，这也是我为什么应CubaMX的原因，对小白友好，如果读者也是初学者，大可不必取深究函数内部结构，只需要会用即可。
接下来展示代码：
别忘了声明头文件：

#include "stdio.h"

首先在/* Private define /下的/ USER CODE BEGIN PD /和/ USER CODE END PD */之间定义一些宏（不在这里定义也可以，但是这里是官方给大家定义的写宏的区域，我希望大家初学养成一个规范的好习惯）

#define BLOCK_SIZE            512            // SD卡块大小     
#define NUMBER_OF_BLOCKS      1              // 测试块数量(小于15)
#define WRITE_READ_ADDRESS    0x00000000     // 测试读写地址

然后在/* Private variables /下的/ USER CODE BEGIN PD /和/ USER CODE END PD */创建写数组和读数组

/* 注意我们这里设置的数字一个元素占4字节，元素个数为128个，
所以这一个数组申请的内存空间为512字节，正好为我们SD卡的一个扇区 */
__align(4) uint32_t Buffer_Block_Tx[BLOCK_SIZE*NUMBER_OF_BLOCKS/4];    //将要写入的数据放在这里，__align(4)是四字节对齐关键词
__align(4) uint32_t Buffer_Block_Rx[BLOCK_SIZE*NUMBER_OF_BLOCKS/4];    //将读出的数据放在此数组

接下来进行SD卡的读写操作
在/* USER CODE BEGIN 2 /和/ USER CODE END 2 */之间添加代码

HAL_SD_InitCard(&hsd);   //初始化SD卡，注意句柄
if(HAL_SD_Erase(&hsd,WRITE_READ_ADDRESS,WRITE_READ_ADDRESS + 0x00000200) == HAL_OK)
{
	printf("Erase Successful\r\n");
	HAL_Delay(20);    //如果不延时可能到值写操作失败
	if(HAL_SD_WriteBlocks(&hsd, (uint8_t *)Buffer_Block_Tx, WRITE_READ_ADDRESS, NUMBER_OF_BLOCKS, 0xFFFF) == HAL_OK )
	{
		printf("Write Successful\r\n");
		HAL_Delay(20);
		if(HAL_SD_ReadBlocks(&hsd, (uint8_t *)Buffer_Block_Rx, WRITE_READ_ADDRESS, NUMBER_OF_BLOCKS, 0xFFFF) == HAL_OK)
		{
			printf("Raed Successful\r\n");
			uint8_t j = 0;
			for(uint16_t i=0;i<BLOCK_SIZE*NUMBER_OF_BLOCKS/4;i++)   //这个循环是为了让读数组里的数组个打印到电脑上
			{
				if(j==8)
				{
					printf("\r\n");
					j=0;
				}
				printf("%d  ",Buffer_Block_Rx[i]);
				j++;
			}
		}
		else
		{
			printf("Read Error\r\n");
		}
	}
	else
	{
		printf("Write Error\r\n");
	}
}
else
{
	printf("Erase Error\r\n");
}

在/* USER CODE BEGIN 4 /和/ USER CODE END 4 */之间添加代码：

//重定义fputc函数 
int fputc(int ch,FILE *f)
{
	HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t *)&ch,1,HAL_MAX_DELAY);   //你用的单片机串口几是通过USB线与电脑通讯的要注意，这里的串口根据自己实际情况设定
	return ch;
}

这样读写SD卡就完成了。不过要注意的是，只读写一个扇区时，有时可能会出错，如果读写一个扇区不行，就把数组扩大为原来的两倍，同时读写两个扇区再试试，数组扩大了一些其他参数也别忘了改。

注意

有些人可能会想，我能不能同时写两个扇区，读的时候把首地址设为写地址的基础上偏移一个扇区的地址（即写地址+0x00000200），直接跳过第一个扇区而读取第二个扇区呢？答案是不可以的，为什么呢？因为你在同时写两个扇区的时候，两个扇区会被视为一个块，要访问这个块就必须从首地址开始读取，第二个扇区是没有地址的所以不能直接读取第二个扇区。