STM32采集SD卡数据

只看该作者 · 2018-6-17 21:03

SD 卡简介
SD 卡是由 MMC 卡的基础上发展而来的，它是一种基于半导体快闪**器
的新一代**设备，被广泛应用于各种便携设备，如手机、数码相机、多媒体播
放器等。

只看该作者 · 2018-6-17 21:05

SD 卡可以分为三类：SD 卡、SDHC 卡、SDXC 卡

只看该作者 · 2018-6-17 21:06

它的通信协议也分为两种，一种是 V1.0 版本和 V2.0 版本，所以不同的版本
操作过程中会有一定的差异。对于 SD 卡和 SDHC 卡来说，协议基本是兼容的，
不过 SDXC 卡，区别就大了。在这里我们主要讨论的是 SD 卡和 SDHC 卡。而
SD 卡的通信接口也有两种模式，一种是 SDIO 模式，还有一种是 SPI 模式，这
里我们主要讨论的是 SPI 模式下的 SD 卡。

只看该作者 · 2018-6-17 21:06

使用 STM32 的 SPI 驱动 SD 卡，最高
通信速度可达 18Mbps，每秒可传输数据 2M 字节以上，对于一般的应用足够了。

只看该作者 · 2018-6-17 21:48

SD 卡的操作
要操作 SD 卡，最重要的就是如何初始化 SD 卡、读 SD 卡、写 SD 卡。其他
的读取 SD 卡的其他型号信息等，都是次要的，只有偶尔才会用到。而学习初始
化 SD 卡，读 SD 卡之前，我们要先学会怎么向 SD 写命令。

只看该作者 · 2018-6-17 21:50

SD 卡写命令操作
SD 卡的命令格式如下：

长度为 48 位，一共分为第一个字节的最高 2 位必须是 01。接下来 6 位是命
令号，比如：CMD0 其实就是 0x00；CMD16 其实是 0x10。第 2 个字节到第 5
个字节是命令参数，命令参数是特定的命令才会有的。剩下第 6 个字节是一个 7
位的 CRC 效验和最低位为 1 组成。

只看该作者 · 2018-6-17 21:51

SD 卡的一些命令参数：

只看该作者 · 2018-6-17 21:51

写命令的操作步骤为：
1) 如果上次片选没有取消，那么先取消片选，取消片选之后提供格外
的 8 个时钟周期，方便 SD 卡准备好。
2) 选择片选。
3) 检测 SD 卡是否准备好，也就是一直发送 0xFF，直到接收到非 0xFF
为止。
4) 发送 6 个字节的命令格式。包括 1 个字节命令序号，4 个字节的命令
参数，1 个字节的 CRC 效验。注意第 1 个字节最高两位为 01。第 6
个字节最低位为 1。
5) 如果是 CMD12 停止数据传输命令的话，多发送 8 个时钟周期。也就
是发送 0xFF 一次，为了避免影响之后检测是否发送成功。
6) 检测是否发送命令成功。因为我们不知道回应有多少个字节，所以
一直读取回应数据，直到最高两位为 00 时，说明发送成功。

只看该作者 · 2018-6-17 21:52

程序实现如下：
static uint8_t SD_WriteCmd(uint8_t cmd, uint32_t dat, uint8_t crc)
{
uint8_t r1 = 0;
uint16_t i = 0;
//--复位 SD 卡,取消上次片选--//
SD_CS_SET;
SPI2_WriteReadData(0xFF); //额外提供 8 个时钟
SD_CS_CLR;
while(SPI2_WriteReadData(0xFF) != 0xFF) //等待卡是否准备好
{
i++;
if(i > 100)
{
return 0xFF; //等待失败返回
}
}
//--发送数据--//
SPI2_WriteReadData(cmd | 0x40);
SPI2_WriteReadData(dat >> 24); //发送 Dat 的最高 8 位
SPI2_WriteReadData(dat >> 16);
SPI2_WriteReadData(dat >> 8);
SPI2_WriteReadData(dat & 0x00FF);
SPI2_WriteReadData(crc & 0x01);
if(cmd == SD_CMD12) //如果是停止数据传输命令，额外多发
一个时钟
{
SPI2_WriteReadData(0xFF);
}
i = 0;
do
{
r1 = SPI2_WriteReadData(0xFF);
i++;
if(i > 100)
{
return 0xFF;
}
}
while((r1 & 0x80) != 0); //发送成功的最高位是 0
return r1;
}

只看该作者 · 2018-6-17 21:52

SD 卡初始化操作。
在《SD 卡 2.0 协议.pdf》中，有 SPI 模式的初始化流程它这里分为两种类型的卡初始化，一种 SD 卡 V1.0 协议的初始化和 SD
卡 V2.0 协议的初始化。从上图，我们可以看出初始化的时候我们要用到
CMD0、CMD8、ACMD41、CMD58。其中 CMD8、CMD58 都要查看相应
应答，这里我们来讲一下这些命令的应答。

只看该作者 · 2018-6-17 21:53

上电之后初始化之后，进行至少 74 个时钟周期的上电延时，这个是
必须的（具体大家可以查看数据手册复位部分）。

只看该作者 · 2018-6-17 21:59

然后进入 SPI 模式。也就是在片选信号为低电平时，发送 CMD0。

只看该作者 · 2018-6-17 22:02

发送 CMD8。如果是非法命令，那么该卡是 SD 卡 V1.0 协议（MMC
卡也是得到非法回应）。如果得到正确回应，说明该卡是 SD 卡 V2.0
或者更高版本的协议。

只看该作者 · 2018-6-17 22:02

CMD8 正确回应，读取返回值中的“提供电压”和“模式检测”，
看看是否匹配，否则卡出错。

只看该作者 · 2018-6-17 22:26

发送 ACMD41。要注意，ACMD41 是特定的应用命令，所以发
送 ACMD41 的时候，要先发送 CMD55 告诉 SD 卡，接下来的命
令是特定的应用命令。

只看该作者 · 2018-6-18 10:14

发送 CMD58，读取 CCS，查看 SD 卡是高容量卡（2G 及 2G 以
上为高容量卡）还是标准卡。

只看该作者 · 2018-6-18 10:15

当 SD 卡是 V1.0 协议的时候：
发送 CMD58，读取电压检测。如果检测电压出错，表示卡出错。

只看该作者 · 2018-6-18 10:21

发送 ACMD41。要注意，ACMD41 是特定的应用命令，所以发
送 ACMD41 的时候，要先发送 CMD55 告诉 SD 卡，接下来的命
令是特定的应用命令。

只看该作者 · 2018-6-18 10:22

int8_t SD_Init(void)
{
uint8_t r1, buf[4];
uint16_t i = 0;
SD_GPIO_Config();
SPI2_SetSpeed(SPI_BaudRatePrescaler_256);
/* 将 SD 卡通信模式转换为 SPI 模式，上电默认是用 DAT0 作数据线 */
/* 接到 CMD0 时，CS 信号有效，SPI 模式启动 */
for(i=0; i<0x0F; i++)//初始时，先发送至少 74 个时钟，这个是必须的。
{
SPI2_WriteReadData(0xFF); //发送 8*16 个
}
/* 当读取到 0x01 的时候表示初始化成功 */
i = 0;
while(SD_WriteCmd(SD_CMD0, 0, 0x95) != 0x01)
{
i++;
if(i > 100)
{
return 0xFF; //初始化失败返回 0
}
}
/* 发送 CMD8，检测是否 SD V2.0 */
i = 0;
do
{
i++;
if(i > 100) //若是发送超过次数跳出循环管
{
break;
}
r1 = SD_WriteCmd(SD_CMD8, 0x01AA, 0x87);
}
while(r1 != 0x01); //发送 CMD8
if(r1 == 0x01) //如果 CMD8 有回应说明是 SD V2.0 协议
{
/* 读取 CMD8 的返回值，检测是否支持电压 */
/* 读取 CMD8 的返回值，检测是否支持电压 */
for(i=0; i<4; i++)
{
buf[i] = SPI2_WriteReadData(0xFF);
}
/* 卡电压不支持电压，返回错误 */
if((buf[2] != 0x01) || (buf[3] != 0xAA))
{
return 0xFF;
}
/* 初始化 SD 卡 */
i = 0;
do
{
i++;
if(i > 100)
{
return 0xFF; //返回失败
}
SD_WriteCmd(SD_CMD55, 0, 0x01);
r1 = SD_WriteCmd(SD_CMD41, 0x40000000, 0x01);
}
while(r1 != 0); //写入 CMD41 成功了，这里省略读取 CMD41
是否设置成功。
/* 检测是 SDHC 卡还是 SD 卡 */
i = 0;
while(SD_WriteCmd(SD_CMD58, 0, 0x01) != 0)
{
i++;
if(i > 100)
{
SD_TYPE = SD_TYPE_ERR;
break;
}
}

只看该作者 · 2018-6-18 10:22

/* 读取 OCR */
for(i=0; i<4; i++)
{
buf[i] = SPI2_WriteReadData(0xFF);
}
if(buf[0] & 0x40)
{
SD_TYPE = SD_TYPE_V2HC;
}
else
{
SD_TYPE = SD_TYPE_V2;
}
}