STM32F103对SD卡数的读写

只看该作者 · 2022-8-31 15:57

SD卡介绍
SD存储卡是一种基于半导体快闪**器的新一代**设备，由于它体积小、数据传输速度快、可热插拔等优良的特性，被广泛地于便携式装置上使用，例如数码相机、平板电脑和多媒体播放器等。 SD卡具有高**容量、快速数据传输率、极大的移动灵活性以及很好的安全性，它被广泛地应用于便携式装置上，例如数码相机、平板电脑和多媒体播放器等。 SD卡的结构能保证数字文件传送的安全性，也很容易重新格式化，所以有着广泛的应用领域。音乐、电影等多媒体文件都可以方便地保存到SD卡中。目前市场上SD卡的品牌很多诸如:SANDISK、Kingmax、Panasonic和Kingston。 SD卡作为一种新型的存储设备，具有以下特点: ●高存储容量，最常用的容量：8GB、16GB、32GB、128GB、256GB等。 ●内置加密技术，适应基于SDMI协议的著作版权保护功能。 ●高速数据传送；最大读写速率为100MB/s。 ●体积轻小，便于携带，具有很强的抗冲击能力。

只看该作者 · 2022-8-31 16:03

SD卡物理结构
一张SD卡包括有存储单元、存储单元接口、电源检测、卡及接口控制器和接口驱动器5个部分，见图 362。存储单元是存储数据部件，存储单元通过存储单元接口与卡控制单元进行数据传输；电源检测单元保证SD卡工作在合适的电压下，如出现掉电或上状态时，它会使控制单元和存储单元接口复位；卡及接口控制单元控制SD卡的运行状态，它包括有8个寄存器；接口驱动器控制SD卡引脚的输入输出。

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SD卡寄存器
SD卡总共有8个寄存器，用于设定或表示SD卡信息，参考表格。这些寄存器只能通过对应的命令访问，对SD卡进行控制操作并不是像操作控制器GPIO相关寄存器那样一次读写一个寄存器的，它是通过命令来控制，SDIO定义了64个命令，每个命令都有特殊意义，可以实现某一特定功能，SD卡接收到命令后，根据命令要求对SD卡内部寄存器进行修改，程序控制中只需要发送组合命令就可以实现SD卡的控制以及读写操作。

只看该作者 · 2022-8-31 17:32

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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。

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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，本开发板设计使用4线传输。图 365为主机向SD卡写入数据块操作示意。

只看该作者 · 2022-8-31 17:39

只看该作者 · 2022-8-31 17:40

SD卡的操作模式及切换
SD卡有多个版本，STM32控制器目前最高支持《Physical Layer Simplified Specification V2.0》定义的SD卡，STM32控制器对SD卡进行数据读写之前需要识别卡的种类：V1.0标准卡、V2.0标准卡、V2.0高容量卡或者不被识别卡。
SD卡系统(包括主机和SD卡)定义了两种操作模式：卡识别模式和数据传输模式。在系统复位后，主机处于卡识别模式，寻找总线上可用的SDIO设备；同时，SD卡也处于卡识别模式，直到被主机识别到，即当SD卡接收到SEND_RCA(CMD3)命令后，SD卡就会进入数据传输模式，而主机在总线上所有卡被识**也进入数据传输模式。在每个操作模式下，SD卡都有几种状态，参考表格，通过命令控制实现卡状态的切换。

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SD卡初始化（SPI模式）

SPI操作模式下：在SD卡收到复位命令时，CS为有效电平（低电平），则SPI模式被启用，在发送CMD之前要先发送74个时钟，64个为内部供电上升时间，10个用于SD卡同步；之后才能开始CMD操作，在初始化时CLK时钟不能超过400KHz。

只看该作者 · 2022-8-31 17:47

1、初始化与SD卡连接的硬件条件（MCU的SPI配置，IO口配置）； 2、上电延时（>74个CLK）； 3、复位卡（CMD0），进入IDLE状态； 4、发送CMD8，检查是否支持2.0协议； 5、根据不同协议检查SD卡（命令包括：CMD55、CMD41、CMD58和CMD1等）； 6、取消片选，发多8个CLK，结束初始化这样我们就完成了对SD卡的初始化，注意末尾发送的8个CLK是提供SD卡额外的时钟，完成某些操作。通过SD卡初始化，我们可以知道SD卡的类型（V1、V2、V2HC或者MMC），在完成了初始化之后，就可以开始读写数据了。

只看该作者 · 2022-8-31 17:50

SD卡读取与写入(SPI模式)

1、发送CMD17；
2、接收卡响应R1；
3、接收数据起始令牌0XFE；
4、接收数据；
5、接收2个字节的CRC，如果不使用CRC，这两个字节在读取后可以丢掉。
6、禁止片选之后，发多8个CLK；

只看该作者 · 2022-8-31 17:50

以上就是一个典型的读取SD卡数据过程，SD卡的写于读数据差不多，写数据通过CMD24来实现，具体过程如下：
1、发送CMD24; 2、接收卡响应R1； 3、发送写数据起始令牌0XFE； 4、发送数据； 5、发送2字节的伪CRC； 6、禁止片选之后，发多8个CLK；
以上就是一个典型的写SD卡过程。

只看该作者 · 2022-8-31 17:52

题目要求

掌握SD卡协议原理，用STM32F103完成对SD卡的数据读取（fat文件模式）。

只看该作者 · 2022-8-31 17:52

STM32CubeMX建立工程

1、打开STM32CubeMX新建一个工程。配置管脚，将对应的管脚设置成如图所示的样子。

只看该作者 · 2022-8-31 17:53