目录
1.2 SD 卡总线
1.3.1 SD 总线—命令
2.3 代码文件
电路连接
总结
1 SD 卡协议
1.1 何为 SD 卡
SD 卡(Secure Digital Memory Card)在我们生活中已经非常普遍了,控制器对 SD 卡进行读写通信操作一般有两种通信接口可选,一种是 SPI 接口,另外一种就是 SDIO 接口。
SDIO 全称是安全数字输入/输出接口,多媒体卡(MMC)、SD 卡、SD I/O 卡都有 SDIO 接口。
STM32F10x 系列控制器有一个 SDIO 主机接口,它可以与 MMC 卡、SD 卡、SD I/O 卡以及CE-ATA 设备进行数据传输。MMC 卡可以说是 SD 卡的前身,现阶段已经用得很少。
SD I/O 卡本身不是用于存储的卡,它是指利用 SDIO 传输协议的一种外设。比如 Wi-Fi Card,它主要是提供 Wi-Fi 功能,有些 Wi-Fi 模块是使用串口或者 SPI 接口进行通信的,但 Wi-Fi SDIO Card 是使用 SDIO 接口进行通信的。并且一般设计 SD I/O 卡是可以插入到 SD 的插槽。
CE-ATA 是专为轻薄笔记本硬盘设计的硬盘高速通讯接口。
SD 卡一般都支持 SDIO 和 SPI 这两种接口。
STM32F42x 系列控制器的 SDIO 是不支持 SPI 通信模式的,如果需要用到 SPI 通信只能使用 SPI 外设。
SD 卡使用 9-pin 接口通信,其中 3 根电源线、1 根时钟线、1 根命令线和 4 根数据线
SDIO 的通信时序要简单许多,SDIO 不管是从主机控制器向 SD 卡传输,还是 SD 卡向主机控制器传输都只以 CLK 时钟线的上升沿为有效。
1.3 SD 总线协议
SD 总线通信是基于 命令 和 数据 传输的。
通讯由一个起始位(“0”),由一个停止位(“1”)终止。SD 通信一般是主机发送一个命令(Command),从设备在接收到命令后作出响应(Response),如有需要会有数据(Data)传输参与。
SD 总线的基本交互是命令与响应交互。
SD 数据是以块(Black)形式传输的,SDHC 卡数据块长度一般为 512 字节,数据可以从主机到卡,也可以是从卡到主机。数据块需要 CRC 位来保证数据传输成功。CRC 位由 SD 卡系统硬件生成。STM32 控制器可以控制使用单线或 4 线传输。
主机向 SD 卡写入数据块操作示意如下:
SD 命令由主机发出,以广播命令和寻址命令为例,广播命令是针对与 SD 主机总线连接的所有从设备发送的,寻址命令是指定某个地址设备进行命令传输。
1.3.2 SD 总线—响应
响应由 SD 卡向主机发出,部分命令要求 SD 卡作出响应,这些响应多用于反馈 SD 卡的状态。
SDIO 总共有 7 个响应类型(代号:R1~R7),其中 SD 卡没有 R4、R5 类型响应。特定的命令对应有特定的响应类型,比如当主机发送 CMD3 命令时,可以得到响应 R6。与命令一样,SD 卡的响应也是通过 CMD 线连续传输的。根据响应内容大小可以分为短响应和长响应。短响应是 48bit 长度,只有 R2 类型是长响应,其长度为 136bit。
1.4 STM32 的 SDIO 功能
STM32 控制器有一个 SDIO,由两部分组成:SDIO 适配器和 AHB 接口。
SDIO 适配器提供 SDIO 主机功能,可以提供 SD 时钟、发送命令和进行数据传输。
AHB 接口用于控制器访问 SDIO 适配器寄存器并且可以产生中断和 DMA 请求信号。
2 基于 STM32F103 实现在 FATFS 模式下对 SD 卡的数据读取
2.1 准备工具
STM32CubeMX
Keil 5
串口传输助手
2.2 创建项目
打开 CubeMX,创建形工程,选择 STM32F103C8T6 芯片。
配置 SPI1
配置 GPIO
配置 PA4 引脚为 GPIO_Output,并命名为 SD_CS
配置 FATFS
配置串口 USART1
配置时钟
配置堆栈
修改堆栈大小
生成工程
STM32用cube配置FATFS模式下SPI读写SD卡
STM32F103C8T6 | SD卡 |
---|---|
PA4 | CS |
PA5 | SCK |
PA6 | MISO |
PA7 | MOSI |
结果展示:
SD 卡操作需要时间,得等一会,如果串口一直没有回应,可以试试以下操作:
本次实验中,实现对 SD 卡的数据读写的操作就比较容易了。但是这次项目效果不容易出来,前期遇到了一些问题,在尝试了更换高电压电源之后,才慢慢有了结果,这可能和 SD 卡内存大小或者工程代码有关系,还是要有耐心。