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[STM32H7] 【STM32H7S78-DK测评】6、SD卡列出目录，读写文件

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 楼主| sujingliang 发表于 2024-9-16 07:02 | 显示全部楼层 |阅读模式
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TE, SD卡, 读写, sd, STM32H7S78-DK
本帖最后由 sujingliang 于 2024-9-16 07:10 编辑

目的
通过FatFs (Generic FAT Filesystem module)访问SD卡，读写文件，列出文件目录，通过串口输出结果。
FatFs Module是一种完全免费开源的FAT文件系统模块，专为小型的嵌入式系统而设计。
FatFs Module提供了一系列的文件操作接口，如文件的打开、关闭、读写、移动指针、获取状态等。这些接口函数使得在嵌入式系统中操作文件变得像在PC上一样简单。以下是一些常用的接口函数：

  • f_mount：登记或注销一个工作区域。
  • f_open：打开或创建文件。
  • f_close：关闭一个文件。
  • f_read：从文件中读取数据。
  • f_write：向文件写入数据。
  • f_lseek：移动文件读/写指针。
  • f_stat：获取文件状态。
  • f_mkdir：创建一个目录。
  • f_unlink：删除文件或目录。
  • f_rename：重命名或移动文件/目录。


编译环境：keil5.40

一、硬件方面
0916_1.png
DAT0：数据传输引脚，主要用于单线双向数据传输。在四线数据传输模式中，它也是四根数据线之一，用于高速数据传输。
DAT1、DAT2、DAT3：附加数据传输引脚，在支持四线数据传输的SD卡中，这些引脚与DAT0共同工作，实现高速数据传输。在某些规范中，这些引脚可能会被省略或用作其他目的。

CMD（命令传输引脚）：用于主机和SD卡之间的命令传输。主机通过CMD引脚向SD卡发送命令，SD卡则通过CMD引脚或DAT引脚（取决于命令类型）返回响应。
CLK（时钟引脚）：提供时钟信号以同步数据传输。CLK引脚控制数据传输的速率和同步性，确保主机和SD卡之间的数据交换能够准确无误地进行
SD卡的DETECT引脚（通常也标记为CD引脚）主要用于检测SD卡是否已正确插入到设备中。这一引脚在SD卡与设备之间的通信中起着至关重要的作用，它允许设备在SD卡插入或拔出时采取相应的操作，如初始化SD卡、读取数据或关闭数据传输等。


二、功能实现
1、为方便调试，利用STM32H7S78-DK的BSP库函数文件stm32h7s78_discovery支持板载LED、UART4:
复制
  1.   BSP_LED_Init(LED_GREEN);
    

  2.   BSP_LED_Init(LED_RED);
    

  3.   BSP_LED_Init(LED_ORANGE);
    

  4.   BSP_LED_Init(LED_BLUE);

复制
  1. /* Initialize COM1 port (115200, 8 bits (7-bit data + 1 stop bit), no parity */
    

  2.     BspCOMInit.BaudRate   = 115200;
    

  3.     BspCOMInit.WordLength = COM_WORDLENGTH_8B;
    

  4.     BspCOMInit.StopBits   = COM_STOPBITS_1;
    

  5.     BspCOMInit.Parity     = COM_PARITY_NONE;
    

  6.     BspCOMInit.HwFlowCtl  = COM_HWCONTROL_NONE;
    

  7.     if (BSP_COM_Init(COM1, &BspCOMInit) != BSP_ERROR_NONE)
    

  8.     {
    

  9.       Error_Handler();
    

  10.     }
2、SD_DETECT引脚初始化
SD_DECTECT需要设置为外部中断引脚
复制
  1.   GPIO_InitStruct.Pin = SD_DETECT_Pin;
    

  2.   GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING_FALLING;
    

  3.   GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
    

  4.   HAL_GPIO_Init(SD_DETECT_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);
    


  5. 

  6.   /* EXTI interrupt init*/
    

  7.   HAL_NVIC_SetPriority(SD_DETECT_EXTI_IRQn, 5, 0);
    

  8.   HAL_NVIC_EnableIRQ(SD_DETECT_EXTI_IRQn);


3、SD卡的初始化

MX_SDMMC1_SD_Init()
复制
  1. /**
    

  2.   * [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url] SDMMC1 Initialization Function
    

  3.   * @param None
    

  4.   * @retval None
    

  5.   */
    

  6. void MX_SDMMC1_SD_Init(void)
    

  7. {
    


  8. 

  9.   /* USER CODE BEGIN SDMMC1_Init 0 */
    


  10. 

  11.   /* USER CODE END SDMMC1_Init 0 */
    


  12. 

  13.   /* USER CODE BEGIN SDMMC1_Init 1 */
    


  14. 

  15.   /* USER CODE END SDMMC1_Init 1 */
    

  16.   hsd1.Instance = SDMMC1;
    

  17.   hsd1.Init.ClockEdge = SDMMC_CLOCK_EDGE_FALLING;
    

  18.   hsd1.Init.ClockPowerSave = SDMMC_CLOCK_POWER_SAVE_DISABLE;
    

  19.   hsd1.Init.BusWide = SDMMC_BUS_WIDE_4B;
    

  20.   hsd1.Init.HardwareFlowControl = SDMMC_HARDWARE_FLOW_CONTROL_ENABLE;
    

  21.   hsd1.Init.ClockDiv = 0x02;
    


  22. 

  23.   if(HAL_SD_Init(&hsd1) != HAL_OK)
    

  24.   {
    

  25.     Error_Handler();
    

  26.   }
    

  27.   /* USER CODE BEGIN SDMMC1_Init 2 */
    


  28. 

  29.   /* USER CODE END SDMMC1_Init 2 */
    


  30. 

  31. }
4、FatFs 初始化
用到了FREERTOS建立了一个uSDThread_Entry和一个队列
复制
  1. void MX_FATFS_Init(void)
    

  2. {
    

  3.   /* USER CODE BEGIN Init */
    

  4.   /* additional user code for init */
    

  5.   /*## FatFS: Link the disk I/O driver(s)  ###########################*/
    

  6.   if (FATFS_LinkDriver(&SD_DMA_Driver, SDPath) == 0)
    

  7.   {
    

  8.     /* creation of uSDThread */
    

  9.     FSAppThreadHandle = osThreadNew(uSDThread_Entry, NULL, &uSDThread_attributes);
    


  10. 

  11.     /* Create Storage Message Queue */
    

  12.     QueueHandle = osMessageQueueNew(1U, sizeof(uint16_t), NULL);
    

  13.   }
    

  14.   /* USER CODE END Init */
    

  15. }
5、uSDThread_Entry
用来处理队列的各种消息，并做对应处理
复制
  1. static void uSDThread_Entry(void *argument)
    

  2. {
    

  3.   osStatus_t status;
    


  4. 

  5.     if(SD_IsDetected())
    

  6.     {
    

  7.       osMessageQueuePut (QueueHandle, &CARD_CONNECTED, 100, 0U);
    

  8.     }
    


  9. 

  10.   /* Infinite Loop */
    

  11.   for( ;; )
    

  12.   {
    

  13.     status = osMessageQueueGet(QueueHandle, &osQueueMsg, NULL, 100);
    


  14. 

  15.     if ((status == osOK) && (osQueueMsg== CARD_STATUS_CHANGED))
    

  16.     {
    

  17.         if (SD_IsDetected())
    

  18.         {
    

  19.           osMessageQueuePut (QueueHandle, &CARD_CONNECTED, 100, 0U);
    

  20.         }
    

  21.         else
    

  22.         {
    

  23.           osMessageQueuePut (QueueHandle, &CARD_DISCONNECTED, 100, 0U);
    

  24.         }
    

  25.      }
    


  26. 

  27.      if ((status == osOK) && (osQueueMsg== CARD_CONNECTED))
    

  28.      {
    

  29.         //sHAL_GPIO_WritePin(LED2_GPIO_Port, LED2_Pin, GPIO_PIN_SET);
    

  30.                                 BSP_LED_On(LED_BLUE);
    

  31.         //FS_FileOperations();
    

  32.                                 FS_listDirectory();
    

  33.         statusChanged = 0;
    

  34.      }
    


  35. 

  36.      if ((status == osOK) && (osQueueMsg== CARD_DISCONNECTED))
    

  37.      {
    

  38.         HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin, GPIO_PIN_SET);
    

  39.         HAL_GPIO_TogglePin(LED2_GPIO_Port, LED2_Pin);
    

  40.         osDelay(200);
    


  41. 

  42.         f_mount(NULL, (TCHAR const*)"", 0);
    

  43.         statusChanged = 0;
    

  44.      }
    

  45.   }
    

  46. }
在收到CARD_CONNECTED消息后，会执行FS_listDirectory()

6、SD_DECTECT外部中断处理函数
判断SD_DETECT状态，如果发生改变，向队列中发送CARD_STATUS_CHANGED消息。
复制
  1. void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
    

  2. {
    

  3.   if(GPIO_Pin == SD_DETECT_Pin)
    

  4.   {
    

  5.      if (statusChanged == 0)
    

  6.      {
    

  7.        statusChanged = 1;
    

  8.        osMessageQueuePut ( QueueHandle, &CARD_STATUS_CHANGED, 100, 0U);
    

  9.      }
    

  10.   }
    

  11. }


7、FS_listDirectory
在这里利用FatFs提供的函数：
f_mount挂载SD。
f_opendir打开"/"目录
f_readdir读取"/"目录
通过循环打印出目录下所有文件名和文件大小

复制
  1. static void FS_listDirectory(void)
    

  2. {
    

  3.         FRESULT res;
    

  4.         DIR dir;
    

  5.         FILINFO fno;
    

  6.         uint32_t bytesread; 
    

  7.         
    

  8.         printf("【1】列出目录中文件内容：\r\n");
    

  9.   if(f_mount(&SDFatFs, (TCHAR const*)SDPath, 0) == FR_OK)
    

  10.   {
    

  11.                 printf("mount SD success\r\n");
    

  12.                 res = f_opendir(&dir, "/");
    

  13.                 if (res == FR_OK) {
    

  14.                                 printf("open directory success\r\n");
    

  15.                                 printf("list directory / files:\r\n");
    

  16.         for (;;) {
    

  17.             res = f_readdir(&dir, &fno);
    

  18.             if (res != FR_OK || fno.fname[0] == 0) break; // 读取错误或结束标志
    

  19.             if (fno.fname[0] == '.') continue; // 跳过隐藏文件
    

  20.             printf("%s  %d\r\n", fno.fname,fno.fsize); // 打印文件名
    

  21.         }
    

  22.                         
    

  23.         f_closedir(&dir);
    

  24.                 }
    

  25.                 
    

  26.                 if(f_open(&SDFile, "STM32_1.TXT", FA_READ) == FR_OK)
    

  27.                 {
    

  28.                         /* Read data from the text file */
    

  29.                         res = f_read(&SDFile, ( void *)rtext, sizeof(rtext), (void *)&bytesread);
    


  30. 

  31.                         if((bytesread > 0) && (res == FR_OK))
    

  32.                         {
    

  33.                                 printf("\r\nSTM32_1.TXT file content：%s\r\n",rtext);
    

  34.                                 /* Close the open text file */
    

  35.                                 f_close(&SDFile);
    

  36.                         }
    

  37.                 }
    

  38.         }                
    

  39. }
8、另外FS_FileOperations函数实现了对文件读写
f_mkfs：建立文件系统，相当于格式化。
复制
  1. static void FS_FileOperations(void)
    

  2. {
    

  3.   FRESULT res;                                          /* FatFs function common result code */
    

  4.   uint32_t byteswritten, bytesread;                     /* File write/read counts */
    


  5. 


  6. 

  7.   /* Register the file system object to the FatFs module */
    

  8.   if(f_mount(&SDFatFs, (TCHAR const*)SDPath, 0) == FR_OK)
    

  9.   {
    

  10.         printf("mount SD success\r\n");
    

  11.     /* check whether the FS has been already created */
    

  12.     if (isFsCreated == 0)
    

  13.     {
    

  14.                         /*
    

  15.       if(f_mkfs(SDPath, &OptParm, workBuffer, sizeof(workBuffer)) != FR_OK)
    

  16.       {
    

  17.             printf("make file system success\r\n");
    

  18.         HAL_GPIO_WritePin(LED2_GPIO_Port, LED2_Pin, GPIO_PIN_RESET);
    

  19.         return;
    

  20.       }
    

  21.       isFsCreated = 1;
    

  22.                         */
    

  23.     }
    

  24.     /* Create and Open a new text file object with write access */
    

  25.     if(f_open(&SDFile, "STM32_1.TXT", FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE) == FR_OK)
    

  26.     {
    

  27.             printf("open STEM32.TXT success\r\n");
    

  28.       /* Write data to the text file */
    

  29.       res = f_write(&SDFile, (const void *)wtext, sizeof(wtext), (void *)&byteswritten);
    


  30. 

  31.       if((byteswritten > 0) && (res == FR_OK))
    

  32.       {
    

  33.             printf("write finished, close STEM32.TXT success\r\n");
    

  34.         /* Close the open text file */
    

  35.         f_close(&SDFile);
    


  36. 

  37.         /* Open the text file object with read access */
    

  38.         if(f_open(&SDFile, "STM32_1.TXT", FA_READ) == FR_OK)
    

  39.         {
    

  40.           /* Read data from the text file */
    

  41.           res = f_read(&SDFile, ( void *)rtext, sizeof(rtext), (void *)&bytesread);
    


  42. 

  43.           if((bytesread > 0) && (res == FR_OK))
    

  44.           {
    

  45.                   printf("open finished, close STEM32.TXT success\r\n");
    

  46.             /* Close the open text file */
    

  47.             f_close(&SDFile);
    


  48. 

  49.             /* Compare read data with the expected data */
    

  50.             if(bytesread == byteswritten)
    

  51.             {
    

  52.                     printf("read and written bytes are same\r\n");
    

  53.               /* Success of the demo: no error occurrence */
    

  54.               //HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin, GPIO_PIN_RESET);
    

  55.                                                         BSP_LED_On(LED_RED);
    

  56.               return;
    

  57.             }
    

  58.           }
    

  59.         }
    

  60.       }
    

  61.     }
    

  62.   }
    

  63.   /* Error */
    

  64.   //HAL_GPIO_WritePin(LED2_GPIO_Port, LED2_Pin, GPIO_PIN_RESET);
    

  65.         BSP_LED_On(LED_BLUE);
    

  66. }


三、效果
通过串口获得结果:
列出了SD卡上的3个文件，其中SYSTEM~1是系统文件，其他2个是自己建的，并打印出了STM32_1.TXT文件内容。
0916_2.png


将SD卡插入读卡器并连上电脑，我用的带SD卡的收音机，可以看到被识别了U盘，可以看到下面有2个文件。
0916_3.png

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