[嵌入式]SD卡数据读取

本文使用到的硬件：STM32F103C8T6、Micro SD卡模块CH376S SPI接口、杜邦线、USB转TTL接口
本文使用到的软件：Keil MDK、串口调试助手

一、SPI读写SD卡介绍

SPI外设只具有两条数据线MISO和MOSI，分别用作数据的输入和输出，由于引脚较少，所以控制相对较容易。

1.1 SPI模式

在SPI模式下，数据都是以 字节（Byte）为单位进行传输的。此时SD卡作为从机设备，一般的操作是MCU发送带有参数的命令，SD卡接收到命令和参数后进行操作，并且返回响应，MCU根据返回的响应进行下一步操作。

1.2 命令

SD卡的命令有6个字节（48位），由以下几部分组成：
第一字节的最高位b7为起始位，始终为0
接下来为传输位，始终为1
b5-b0为命令代码
第2～5字节为命令的参数，共4个字节
最后一个字节的前7为CRC7校验位，最后一位为停止位，始终为1

常用命令：

1.3 初始化操作

SPI模式下的初始化操作有：上电->进入SPI模式（CMD0）->检测当前MCU电压是否符合SD卡的要求（CMD8)->开始初始化(ACMD41)->读取卡类型(CMD58)

初始化过程中，SD卡时钟信号周期需为100KHz～400KHz之间，不能大于400KHz。

• 上电

  当电压达到SD卡的最小工作电压的后，MCU必须使CS，DI为高电平，输出最少74个时钟脉冲后，才能开始发送第一个命令。

• 初始化过程

  SD卡上电后处于SD Bus模式，使CS保持为0，并且发送CMD0命令，SD卡就会进入到SPI模式。在SPI模式下，命令的CRC校验功能默认是禁止的（CMD8命令除外），但是发送第一个CMD0命令时，SD卡是处于SD Bus模式，该模式下CRC校验功能是启动的，因此第一个CMD0命令必须要有正确的CRC校验。正确的CMD0命令应为：0x40, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x95。

  CMD8用于检测SD卡接口电压是否满足要求，该命令的参数包括当前MCU接口的电压范围VHS([11:8]),以及用于检测通信的Check Pattern（[7:0]）。如果SD卡能满足当前MCU的接口电压，它就会返回VHS和Check Pattern的值。需要注意的是，CMD8的CRC校验值必须正确，假如CRC校验不对，SD卡返回的R1值中的CRC错误位就会置1。
  ACMD41命令用于开始初始化SD卡及检测其是否完成初始化。该命令的参数HCS（[30]）表示MCU是否支持SDHC和SDXC，若支持HCS置1，反之置0。如果ACDM41命令返回R1的值为0x01,说明SD卡正在初始化，MCU需要重复发送ACMD41，直到返回值R1为0。
  初始化完成后，通过发送CMD58指令读取卡的类型（OCR寄存器的CCS位[30]), CCS为1表示当前卡的类型为SDXC或者SDHC，为0表示卡的类型为SDSC。

1.4 读写数据（多数据）

• 读取数据
  读取多个数据块操作和读取单个数据块的相似，先发送命令CMD18，然后开始等待数据块的起始标识符。需要停止读取操作时，发送CMD12命令，返回响应为0表示SD卡处于忙碌状态，只有返回任何不为0的值后，MCU才能发送下一条命令。
  

• 写入数据
  当SD卡接收到写入多个数据块命令CMD25后，发送数据包起始符为（0xFC), 只有当DO不为0时，才能继续发送第二个数据包。如果要结束写入操作，则发送停止发送标识符（0xFD)。
  

二、实验配置

2.1 源代码

链接：https://pan.baidu.com/s/1lXiepBi4sLZra6uo3yJgOw
提取码：dnjs

2.2 硬件连线

2.3 部分代码分析

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */
  

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_SPI1_Init();
  MX_FATFS_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
	
	HAL_UART_Receive_IT(&huart1,&aRxBuffer1,1); 	//enable uart	

	printf(" mian \r\n");

	Get_SDCard_Capacity();	//得到使用内存并选择格式化



  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
		
		
		
		WritetoSD(WriteBuffer,sizeof(WriteBuffer));		

		
		
		HAL_Delay(500);
		WriteBuffer[0] = WriteBuffer[0] +10;
		WriteBuffer[1] = WriteBuffer[1] +10;
		write_cnt ++;
		
		while(write_cnt > 10)
		{	
			printf(" while \r\n");
			HAL_Delay(500);
		}		
		
		
		
		
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

• WritetoSD(WriteBuffer,sizeof(WriteBuffer));
  写入SD卡程序，我们可以在文件的开始定义我们要写入SD卡的内容
  
• SD_init();
  SD初始化函数，完成发送命令及鉴别SD卡
  
• while
  
  write_cnt>10,write_cnt我们设置的初始值为0，表示当写入的次数达到11次我们就不再写入，输出while表示写入完成。

三、实验结果分析

• 烧录成功

• 初始化及写入SD卡成功

• 查看文档
  

四、总结

注意在接线时一定要保证5V电压，否则无法初始化，只可以完成烧录程序。虽然得到了最终结果，但理解原理是最重要的。

参考文章：
https://www.cnblogs.com/mr-bike/p/3546228.html
https://blog.csdn.net/qq_46467126/article/details/122033766
https://blog.csdn.net/IssacMi/article/details/102785961