基于stm32f103zet6的FAT16文件系统学习0（读SD卡扇区）

SD卡已经看了两天了，主要是因为测试出来的卡容量不对，所以一直找原因，最终还是发现了，总比不过是单位上面出现了问题，或许是之前没有接触到SD的缘故吧，所以对其中的一些寄存器很不了解，一切都是重新开始，对照这寄存器手册，理解程序，修改程序。一步步还是总结一下！

首先关于SD卡的协议是有必要了解的，我今天花了一上午的课堂时间来理解这个SD卡的协议，就是基于这个文档的，这个文档很适合入门SD协议的（个人认为）。http://download.csdn.net/detail/king_bingge/5218183

初识SD之后，就可以开始正式学习SD卡了！

一、要使用SD卡，那么首先肯定得对SD卡进行初始化，那么如何进行初始化呢？（命令的参数暂且不提）

1、这里涉及到很多指令了。协议规定了在给SD卡上电之后需要给出至少74个时钟脉冲后，才能进行相关的SD初始化工作，虽然是这么说，但是我不给74个时钟，他照样能初始化，看看。

	for(i=0;i<10;i++)SD_SPI_ReadWriteByte(0XF);

但是，或许为了能够更加成功的初始化吧，所以有这个规定所以，我们还是规规矩矩的好，给它74个时钟，没关系的嘛！

2、然后就是协议中说到当我们复位或者上电的时候，SD卡的SD控制寄存器处于卡识别模式中的空闲模式的，暂且这样称吧。本来我们是不需要发送复位命令了的，但是我们不知道我们的SD所支持的电压范围。所以，我们最好还是先给出一条复位指令，然后紧接着一条获取工作电压的指令，这样也是比较保险，如果多SD卡工作电压有疑问的，那么就得去看芯片手册了。有了这个知识，那下面的代码就不成问题了

retry=20;
	do
	{
		r1=SD_SendCmd(CMD0,0,0x95);//进入IDLE状态
	}while((r1!=0X01) && retry--);
 	SD_Type=0;//默认无卡
	if(r1==0X01)
	{
		if(SD_SendCmd(CMD8,0x1AA,0x87)==1)//SD V2.0
		{
			for(i=0;i<4;i++)buf[i]=SD_SPI_ReadWriteByte(0XFF);	//Get trailing return value of R7 resp
			if(buf[2]==0X01&&buf[3]==0XAA)//卡是否支持2.7~3.6V

3、协议上还提到ACMD41命令的目的是给予 SD卡控制器一个识别 SD卡是否可以在所给Vdd 范围下工作的机制，如果 SD 卡无法在指定 Vdd 范围内工作，则它会进入非活动状态（Inactive state ），所以我们接下来需要发送这个命令，但是在发送这个命令之前，要知道这是一个应用型的命令，所以要加上CMD55命令，所以有了下面的代码。

		if(buf[2]==0X01&&buf[3]==0XAA)//卡是否支持2.7~3.6V
			{
				retry=0XFFFE;
				do
				{
					SD_SendCmd(CMD55,0,0X01);	//发送CMD55
					r1=SD_SendCmd(CMD41,0x40000000,0X01);//发送CMD41
				}while(r1&&retry--);
				if(retry&&SD_SendCmd(CMD58,0,0X01)==0)//鉴别SD2.0卡版本开始		//获取供电状态
				{
					for(i=0;i<4;i++)buf[i]=SD_SPI_ReadWriteByte(0XFF);//得到OCR值
					if(buf[0]&0x40)SD_Type=SD_TYPE_V2HC;    //检查CCS
					else SD_Type=SD_TYPE_V2;   
				}

这样就获取了卡的类型了，至此卡的初始化基本完成，当然根据协议上，我们还可以在这里修改相对地址之类的。如果有必要的话，可以这样做！

二、初始化完SD卡，接下来如果你想查看我们SD的容量，可以这样做！

之前就是因为卡容量的问题，所以郁闷了好久，理解了个大概！注意这里函数名是读取扇区数，实际上返回的值是我们卡的容量，这里得注意了。

1、首先看代码

u32 SD_GetSectorCount(void)
{
    u8 csd[16];
    u32 Capacity_KB,Capacity_MB ;
    u8 n;
		u16 csize;  					    
	//取CSD信息，如果期间出错，返回0
    if(SD_GetCSD(csd)!=0) return 0;	    
		n = (csd[5] & 15) + ((csd[10] & 128) >> 7) + ((csd[9] & 3) << 1) + 2;
		csize = (csd[8] >> 6) + ((u16)csd[7] << 2) + ((u16)(csd[6] & 3) << 10) + 1;
	
		Capacity_KB= (u32)csize << (n - 10);//得到扇区数 ,这里的单位是KB
		Capacity_MB = Capacity_KB/1024;
    return Capacity_MB;
}

这个计算的问题必须得看SD卡的手册，也就是128位的CSD寄存器。这里我把我分析的过程贴出来，我不得不说比较乱，或许只有我自己能看懂了，懒得整理了，仅供参考！

My SD_Card
CSD寄存器中的值如下：
00 7f ff 32    bit（127-96）			csd0 - csd3
5f 59 83 cb    bit（95--64）			csd4 - csd7	    0101 1111 0101 1001 1000 0011 1100 1011
76 db df ff    bit（63--32）			csd8 - csd11        0111 0110 1101 1011 1101 1111 1111 1111
96 40 00 97    bit（31---0）			csd12 -csd15

csize  {62,73}
csize_muti{47,49}
read {80,83}
csize = 1111 0010 1101 = 3885
csize_muti = 111 = 7
read = 1001 = 9 
计算公式：
blocknr = (csize+1)*mult	= 
mult = （csize_muti < 8）*（2^（csize_muti + 2））   
block_len = （read < 12）*（2^（read）） 
capacity = blocknr * block_len = 13*4*3516*98304
依据下面代码来计算我的容量：
		n = (csd[5] & 15) + ((csd[10] & 128) >> 7) + ((csd[9] & 3) << 1) + 2;
		csize = (csd[8] >> 6) + ((u16)csd[7] << 2) + ((u16)(csd[6] & 3) << 10) + 1;
			
		Capacity_KB= (u32)csize << (n - 10);//得到扇区数 ,这里的单位是KB  // 00 7f ff 32 5f 59 83 cb  76 db df ff 96 40 00 97
		Capacity_MB = Capacity_KB/1024;
		
		
		1、(csd[8] >> 6) 得到的是 bit62和bit63的值				去掉2位
		2、((u16)csd[7] << 2)得到的是bit64--bit69的值			去掉6位
		3、((u16)(csd[6] & 3) << 10)得到的是bit70--bit73的值	

其实我的问题还是出现在单位上面！

这样我们就能看到显示的容量值了，我的是1G的。打印出来是971M，和windows下面的是一致的。其实我们可以通过读SD卡的引导扇区，从而把相关的信息读取出来，而不需要使用那些个寄存器。那么现在我们的计算公式就是（这只是我自己信手写的，如果想要理解，你必须得看扇区的内容咯，我就是对照着那个MBR来写的）

			x=(((buf_read[34])*64*1024+(buf_read[33])*256+(buf_read[32])))*512/1024/1024;	//打印大小
			printf("\n SD Sector Size:%d  Mb\n",x);

虽然不怎么雅观，但是能用就是了。

2、接下来看如何用SPI读一个扇区吧,先看代码

u8 SD_ReadDisk(u8*buf,u32 sector,u8 cnt)
{
	u8 r1;
	if(SD_Type!=SD_TYPE_V2HC)sector <<= 9;//转换为字节地址
	if(cnt==1)
	{
		r1=SD_SendCmd(CMD17,sector,0X01);//读命令
		if(r1==0)//指令发送成功
		{
			r1=SD_RecvData(buf,512);//接收512个字节	   
		}
	}else
	{
		r1=SD_SendCmd(CMD18,sector,0X01);//连续读命令
		do
		{
			r1=SD_RecvData(buf,512);//接收512个字节	 
			buf+=512;  
		}while(--cnt && r1==0); 	
		SD_SendCmd(CMD12,0,0X01);	//发送停止命令
	}   
	SD_DisSelect();//取消片选
	return r1;//
}

这几行代码能实现单个和多个扇区的读写，跟踪进去可以能够看到这个函数

//SPIx 读写一个字节
//TxData:要写入的字节
//返回值:读取到的字节
u8 SPIx_ReadWriteByte(u8 TxData)
{		
	u8 retry=0;				 	
	while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET) //检查指定的SPI标志位设置与否:发送缓存空标志位
		{
		retry++;
		if(retry>200)return 0;
		}			  
	SPI_I2S_SendData(SPI1, TxData); 															 //通过外设SPIx发送一个数据
	retry=0;

	while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET); //检查指定的SPI标志位设置与否:接受缓存非空标志位
		{
		retry++;
		if(retry>200)return 0;
		}	  						    
	return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1); 																//返回通过SPIx最近接收的数据					    
}

这个函数的功能实现了既可以进行发送又可以进行读取数据，现在来总结一下！

读一个扇区的过程

1、先发命令r1=SD_SendCmd(CMD17,sector,0X01);//读单个扇区的命令

2、然后将接收到得数据存在临时数组里面

u8 SD_RecvData(u8*buf,u16 len)
{			  	  
	if(SD_GetResponse(0xFE))return 1;//等待SD卡发回数据起始令牌0xFE
    while(len--)//开始接收数据
    {
        *buf=SPIx_ReadWriteByte(0xFF);
        buf++;
    }
    //下面是2个伪CRC（dummy CRC）
    SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF);
    SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF);									  					    
    return 0;//读取成功
}

那么对应的写扇区也类似的

1、先发写单个扇区的命令 r1=SD_SendCmd(CMD24,sector,0X01);//写命令

2、将Buffer里面的内容写到对应的扇区里面去

u8 SD_SendBlock(u8*buf,u8 cmd)
{	
	u16 t;		  	  
	if(SD_WaitReady())return 1;//等待准备失效
	SD_SPI_ReadWriteByte(cmd);
	if(cmd!=0XFD)//不是结束指令
	{
		for(t=0;t<512;t++)SPIx_ReadWriteByte(buf[t]);//提高速度,减少函数传参时间
	    SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF);//忽略crc
	    SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF);
		t=SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF);//接收响应
		if((t&0x1F)!=0x05)return 2;//响应错误									  					    
	}						 									  					    
    return 0;//写入成功
}

到这里，读写扇区就完成了，下一步就是，使用文件系统来进行操作了。