STM32利用SPI读写SD卡的程序详解

gaonaiweng 发表于 2023-10-19 13:03

关于SD卡的基础知识这里不做过多陈述，如果有对这方面感兴趣的朋友可以直接百度一下，有很多讲SD卡的文章，这里主要是针对SD卡的读写程序实现做一些详细说明。

   SD卡的读写驱动程序是运用FATFS的基础，学了FATFS就可以在SD卡上创建文件夹及文件了。

我们先从main文件了解一下程序的执行流程
int main(void)
{
u16 i;
USART1_Config();
for(i=0;i<1536;i++)
send_data='D';
switch(SD_Init())
{
case 0:
USART1_Puts("\r\nSD Card Init Success!\r\n");
break;
case 1:
   USART1_Puts("Time Out!\n");
   break;
case 99:
   USART1_Puts("No Card!\n");
   break;
default: USART1_Puts("unknown err\n");
break;
}
SD_WriteSingleBlock(30,send_data);
SD_ReadSingleBlock(30,receive_data);
if(Buffercmp(send_data,receive_data,512))
{
   USART1_Puts("\r\n single read and write success \r\n");
//USART1_Puts(receive_data);
}
SD_WriteMultiBlock(50,send_data,3);
SD_ReadMultiBlock(50,receive_data,3);
if(Buffercmp(send_data,receive_data,1536))
{
USART1_Puts("\r\n multi read and write success \r\n");
//USART1_Puts(receive_data);
}
while(1);
}

gaonaiweng 发表于 2023-10-19 13:05

这里程序流程比较简单：

1）配置串口，用作程序的调试输出

2）填充将要给SD卡写入数据的数组send_data。

3）初始化SD卡，根据返回SD_Init()返回值确定SD卡初始化是否完成。

4）单块读写实验，并比对读写出的数据是否相同。

5）多块读写实验，并比对读写出的数据是否相同。

gaonaiweng 发表于 2023-10-19 13:08

SD初始化函数SD_Init()
为使程序更简洁，故只对SD卡进行检测，放弃对MMC卡的支持（此种卡市面上已几乎不再使用，本人手上也没有这种卡，所以写出驱动程序，也没有硬件进行检测是否可用）。

下面程序是部分对SD2.0卡检测的代码，完整代码中还有对1.0版本SD卡的初始化，可下载完整代码查看。下面我们开始对main函数中涉及到的用户函数的层层调用详细说明

gaonaiweng 发表于 2023-10-19 13:08

u8 SD_Init(void)
{
u16 i;
u8 r1;
u16 retry;
u8 buff;
SPI_ControlLine();
//SD卡初始化时时钟不能超过400KHz
SPI_SetSpeed(SPI_SPEED_LOW);
//CS为低电平，片选置低，选中SD卡
SD_CS_ENABLE();
//纯延时，等待SD卡上电稳定
for(i=0;i<0xf00;i++);
//先产生至少74个脉冲，让SD卡初始化完成
for(i=0;i<10;i++)
{
//参数可随便写，经过10次循环，产生80个脉冲
SPI_ReadWriteByte(0xff);
}
//-----------------SD卡复位到idle状态----------------
//循环发送CMD0，直到SD卡返回0x01,进入idle状态
//超时则直接退出
retry=0;
do
{
//发送CMD0，CRC为0x95
r1=SD_SendCommand(CMD0,0,0x95);
retry++;
}
while((r1!=0x01)&&(retry<200));
//跳出循环后，检查跳出原因，
if(retry==200) //说明已超时
{
return 1;
}
//如果未超时，说明SD卡复位到idle结束
//发送CMD8命令，获取SD卡的版本信息
r1=SD_SendCommand(CMD8,0x1aa,0x87);
//下面是SD2.0卡的初始化
if(r1==0x01)
{
// V2.0的卡，CMD8命令后会传回4字节的数据，要跳过再结束本命令
buff = SPI_ReadWriteByte(0xFF);
buff = SPI_ReadWriteByte(0xFF);
buff = SPI_ReadWriteByte(0xFF);
buff = SPI_ReadWriteByte(0xFF);
SD_CS_DISABLE();
//多发8个时钟
SPI_ReadWriteByte(0xFF);
retry = 0;
//发卡初始化指令CMD55+ACMD41
do
{
   r1 = SD_SendCommand(CMD55, 0, 0);
   //应返回0x01
   if(r1!=0x01)
   return r1;
   r1 = SD_SendCommand(ACMD41, 0x40000000, 1);
   retry++;
   if(retry>200)
   return r1;
}
while(r1!=0);
//初始化指令发送完成，接下来获取OCR信息
//----------鉴别SD2.0卡版本开始-----------
//读OCR指令
r1 = SD_SendCommand_NoDeassert(CMD58, 0, 0);
//如果命令没有返回正确应答，直接退出，返回应答
if(r1!=0x00)
return r1;
//应答正确后，会回传4字节OCR信息
buff = SPI_ReadWriteByte(0xFF);
buff = SPI_ReadWriteByte(0xFF);
buff = SPI_ReadWriteByte(0xFF);
buff = SPI_ReadWriteByte(0xFF);
//OCR接收完成，片选置高
SD_CS_DISABLE();
SPI_ReadWriteByte(0xFF);
//检查接收到的OCR中的bit30位（CSS），确定其为SD2.0还是SDHC
//CCS=1：SDHC CCS=0：SD2.0
if(buff&0x40)
{
   SD_Type = SD_TYPE_V2HC;
}
else
{
   SD_Type = SD_TYPE_V2;
}
//-----------鉴别SD2.0卡版本结束-----------
SPI_SetSpeed(1); //设置SPI为高速模式
}
}

gaonaiweng 发表于 2023-10-19 13:08

以上函数是根据SD卡的发送和响应时序进行编写的。

1）程序中配置好SPI模式和引脚后，需要先将SPI的速度设为低速，SD卡初始化时SCK时钟信号不能大于400KHz，初始化结束后再设为高速模式，这里对SPI的模式配置不在赘述，可参考SPI读写FLASH文章的相关内容。

2）将片选信号拉低，选中SD卡，上电后，需要等待至少74个时钟，使SD卡上电稳定。

3）向SD卡发送CMD0指令，SD卡如果返回0x01，说明SD卡已复位到idle状态。

4）向SD卡发送CMD8指令，SD卡如果返回0x01，说明SD卡是2.0或SDHC卡。