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[应用方案] SDIO读取SD卡扇区，使用HAL库

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 楼主| neeringstu 发表于 2016-4-16 21:55 | 显示全部楼层 |阅读模式
IO, SD卡, 开发板
今天给大家带来的是我这几天学习的SDIO，用STM32系列芯片的SDIO读取SD卡的扇区。本人原创，原帖发表在21ic上，这里转贴。

我使用的工具
开发平台：正点原子探索者STM32F407开发板
硬件：使用了NUCLEO-F446RE开发板的ST-Link作为调试器、SD卡、数据线、开发板的电源适配器、DELL一体机
软件：STM32CubeMX、Keil V5、串口助手

学习的知识点
1、使用STM32CubeMX配置SDIO
2、在Keil中初始化SDIO
3、读取SD卡状态、卡信息
4、sprintf函数的使用
写在前面的话
上次STM32F469I开发板申请的活动吃了不少苦头啊，手里没有什么精华帖，只能跑去申请小鲜肉分块的开发板了。结果这个活动异常火爆，最后1000+的人参与。这次决心做好开发分享系列的帖子，把自己平时学习STM32开发中的干货写成帖子在论坛里分享给大家。希望支持的坛友多多回复，给我顶一个人气。


准备工作
本帖不解决硬件连接问题，如果硬件方面有问题最好自行搜索相关资料。
SD卡的通信方式有的是用SPI，我们这里是SDIO，速度更快更好用。如果你的SD卡模块有MOSI、MISO这些字样，那说明这些是SPI读写用的模块，不适合这篇帖子的分享内容。如果使用的是现成的开发板，请参考开发板的手册确定SD卡的通信方式。
如果你确定了SD卡的通信方式为SDIO无误并且正确连接了SD卡和芯片，然后记录下了SD卡的引脚和芯片的连接方式那么准备工作就基本完成了。

在STM32CubeMX中配置SDIO

我们来看看左边的红框，在外设里面找到SDIO、SYS、USART1（看自己的开发板来选择。还有我忘了打开这个分支，USART1我选的是第一个选项）。在下拉框里面选择和上图一样的选项，这样可以保证后面的项目一致。

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 楼主| neeringstu 发表于 2016-4-16 21:56 | 显示全部楼层
我们在左边选择好了以后，可以看到右边的芯片引脚有一些是绿色的，就说明这些引脚有配置被激活了。



我们现在来玩一玩这个时钟的配置窗口，这个在Pinout标签页旁边大家自行点开。
那么时钟怎么配置呢？我一般是主频给我来最大，只要保证这里的输入框都是蓝色的就行了，如果是红色的就说明频率高了这个就要自己调整一下了。
剩下的内容就已经确定了，不需要我们来配置。如果你自己有什么别的想法的话，就自己动手来配置一下。

在Keil中初始化SDIO
我们现在要初始化SDIO来驱动我们的SD卡工作，现在贴出我在main函数中的初始化代码。下面的代码都是Cube自动生成的，这些代码就可以初始化我们的SDIO了。
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  1. /* Initialize all configured peripherals */
    

  2.   MX_GPIO_Init();
    

  3.   MX_SDIO_SD_Init();
    

  4.   MX_USART1_UART_Init();


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 楼主| neeringstu 发表于 2016-4-16 21:56 | 显示全部楼层
添加一些必要的初始化代码（12月14号追加）

为了保证SDIO正常工作，我们还要添加两个函数来初始化。这两个函数Cube没有事先给我们调用，我们要自己动一次手。在工程的文件树Application/User里面找到sdio.c文件，找到第一个void MX_SDIO_SD_Init(void)函数。我们把我们需要的初始化代码贴进去。
加入的这两行函数才是真正的初始化了SDIO，前面都是在配置一个结构体变量。最后的两行代码需要我们自己添加进来，这两个函数的定义大家可以自行查询。这两行代码没有写在用户代码保护模块里面，所以下一次STM32CubeMX生成代码的时候这里的代码会被删除，请悉知。
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  1. void MX_SDIO_SD_Init(void)
    

  2. {
    


  3. 

  4.   hsd.Instance = SDIO;
    

  5.   hsd.Init.ClockEdge = SDIO_CLOCK_EDGE_RISING;
    

  6.   hsd.Init.ClockBypass = SDIO_CLOCK_BYPASS_DISABLE;
    

  7.   hsd.Init.ClockPowerSave = SDIO_CLOCK_POWER_SAVE_DISABLE;
    

  8.   hsd.Init.BusWide = SDIO_BUS_WIDE_1B;
    

  9.   hsd.Init.HardwareFlowControl = SDIO_HARDWARE_FLOW_CONTROL_DISABLE;
    

  10.   hsd.Init.ClockDiv = 0;
    


  11. 

  12.         HAL_SD_Init(&hsd, &SDCardInfo);
    

  13.   HAL_SD_WideBusOperation_Config(&hsd, SDIO_BUS_WIDE_4B);
    

  14. }
下面我贴出我在while循环里面的代码，分析一下这些代码。
首先我是用了HAL_SD_GetStatus函数来读取SD卡的状态，这些状态只有SD_TRANSFER_OK、SD_TRANSFER_BUSY、SD_TRANSFER_ERROR这三种。
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  1. State = HAL_SD_GetStatus(&hsd);


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 楼主| neeringstu 发表于 2016-4-16 21:59 | 显示全部楼层
接下来的条件语句里面，我用几个if来决定不同的状态应该做些什么。
1、现在SD是OK的状态，我们可以对SD卡进行读写操作
在读取扇区的数据之前，发送一个SD Card OK的消息。然后调用HAL_SD_ReadBlocks函数来读取扇区的内容。这个函数的第四个参数必须是512，因为目前还不支持其他的扇区大小。


该函数的返回值表明了读取操作的是否成功，如果为0表示成功，那么我们就发送一个Sector read is OK的消息。如果没有成功，则发送一个ERROR的消息同时用break来终止此次循环。


在接下来的for循环里面，我们把读取的32位扇区信息转化成8位的扇区信息并且使用sprintf函数格式化成字符串。
关于32位转化为8位这里不做过多的赘述，主要是C语言数据类型转换的时候丢失一部分信息和位运算的知识，大家自己看一下。

sprintf函数的使用
这里要特别提一下这个函数，这是C标准库中的一个函数，在我们的STM32平台上也有实现。这个函数可以把数据格式化为字符串，把数据作为字符的形式显示出来非常的实用。
想了解详细的函数使用方法，请自行百度一下。这里简单的介绍一下。
该函数的第一个参数是我们要转换的内容存储的指针，转换好的字符串存储在这个指针指向的空间里。第二个字符串就是格式化字符串，这个字符串里面要包含转换字符。我在代码里面使用的是%X这个转换字符，可以把数据用大写的16进制显示。后面的参数是和前面的转换字符一一对应的待转换变量，直接传递参数就可以了，不需要指针。


转换好了字符串之后，我就可以挨个发送这些字符。发送完之后就循环一直等待就行了，不用反复读取。
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  1. 原型
    


  2. 

  3. int sprintf( char *buffer, const char *format, [ argument] … );
    

  4. 参数列表
    


  5. 

  6. buffer：char型指针，指向将要写入的字符串的缓冲区。
    

  7. format：格式化字符串。
    

  8. [argument]...：可选参数，可以是任何类型的数据。
    

  9. 返回值：字符串长度（strlen）


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 楼主| neeringstu 发表于 2016-4-16 22:00 | 显示全部楼层
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  1. if( State == 0)
    

  2.                 {
    

  3.                         HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)"SD Card OK\n", 11, 500);                                              
    

  4.                         if(HAL_SD_ReadBlocks(&hsd, pReadBuffer, 0x00000000, 512, 1) == 0)
    

  5.                         HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)"Sector read is OK\n", 18, 500);
    

  6.                         else 
    

  7.                         {
    

  8.                                 HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)"ERROR\n", 6, 500);
    

  9.                                 break;
    

  10.                         }
    

  11.                 
    

  12.                         for(int i = 0;i < 128;i++)
    

  13.                         {
    

  14.                                 for(int j = 0;j < 4;j++)
    

  15.                                 {
    

  16.                                         SendBuffer = pReadBuffer[i];
    

  17.                                         pReadBuffer[i] >>= 8;
    

  18.                                         sprintf((char*)&Char, "%X", SendBuffer);
    

  19.                                         HAL_UART_Transmit(&huart1, &Char, 1, 500);
    

  20.                                 }
    

  21.                         
    

  22.                         }
    

  23.                         while(1);
    

  24.                 }
2、SD卡处于繁忙的状态
这个时候我们就发送一个Busy的消息就可以了，等待1S钟进行下一次SD卡状态的读取。
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  1. else if(State == 1)
    

  2.                 {
    

  3.                         HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)"Busy\n", 5, 500);        
    

  4.                 }


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 楼主| neeringstu 发表于 2016-4-16 22:01 | 显示全部楼层
3、SD卡状态读取错误
SD状态返回为错误，这基本上就是SD卡没有插入，要么就是卡坏掉了。这个时候如果我们不进行任何操作就进行下一次判断的话，就算是在插入SD卡不管怎么读取都是返回ERROR。所以我们在读取到这个状态的时候，调用一次HAL_SD_Init(&hsd, &SDCardInfo);这个函数来清除之前的状态（这个是我自己想的，不知道有没有卵用）。这样子操作的话，在下一次插入SD卡的时候就可以返回为OK的值并且可以读写。

最后用了一个延时函数来限制扫描SD卡的速度。
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  1. else {
    

  2.                         HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)"Error\n", 6, 500);
    

  3.                         HAL_SD_Init(&hsd, &SDCardInfo);
    

  4.                 }
    

  5.         
    

  6.                 HAL_Delay(1000);
实际工作效果

我预先拔掉了SD卡，过了一会我在插上去，所以在串口上看到的就是这样的效果。

写在后面的话
注意！注意！注意！本人不是什么工程师，只不过是爱好嵌入式开发的学生一枚，如果你发现在这个帖子中的错误请及时提醒我。如果对本帖的内容有什么疑问请在下方留言，我会经常过来逛论坛的。

下一次给大家带来的可能就是FatFs了，这样我们就可以读写文件了。
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