本篇将使用CubeMX+Keil, 创建一个SD卡读写的工程。
目录
一、SD卡要点速读
二、SDIO要点速读
三、SD卡座接线原理图
四、CubeMX新建工程
五、CubeMX 生成 SD卡的SDIO通信部分
六、Keil 编辑工程代码
七、实验效果
实现效果，如下图：
一、SD卡 速读
SD卡，全称Secure Digital Memory Card（安全数码卡），是嵌入式设备上常用的一种存储介质。
1、尺寸大小 分类
按卡的大小分类，可以为3种：
- 标准SD卡 ：体积较大，卡侧带写保护开关；常见于相机和摄像机中，用于存储高分辨率照片和视频；
- mini SD卡 ：现在较少看到，已逐渐被microSD卡取代；
- Micro SD卡：旧称 TF卡，2004年更名为 Micro SD Card, 常用于扩展手机和平板电脑的存储空间。
每种卡形状大小不一，但功能一样：遵循相同的 SD卡协议、相同的命令集、相同的块大小(512)。只需确保SDIO引脚配置正确，并且遵循SD卡协议发送正确的命令，程序即可通用。
都是SD卡，但习惯上，标准SD叫SD卡，Micro SD叫TF卡。
目前，STM32开发板、Linux开发板 等，预留的卡座，一般是TF卡座，因为它占用空间最少。
2、卡的容量及标准 分类
在SD卡的表面丝印上，会有HC、XC等字样，表示它所使用的存储标准。
- SD: 早期的版本，基本停用，最高 2GB, 分区格式为 FAT12(FAT)、FAT16。
- SDHC：容量范围 2GB ~ 32GB， 分区格式为 FAT32。
- SDXC：容量范围 32GB ~ 2TB， 分区格式为 exFAT。
- SDUC：容量范围 2TB ~ 128TB， 分区格式为 exFAT。
3、SD卡的传输速度
SD卡的可变时钟频率：0~25MHz。当运行在25M+数据带宽4位时，最大理论传输速度是12.5MB/s。
而操作中，会明显低于理论速度，其受限于不同品牌的芯片优化、制造工芯、采用标准等。
SD卡是Flash存储，读写速度特点是：读快、写慢。
SD卡的最低写入速度，用Class等级来标识。
在表面丝印上，一般会有Class字样，它后面的数表示最低写入速度，单位是：MB/s。
或者，会用一个外面带半圆的数字表示。
- Class 2：2MB/s
- Class 4：4MB/s
- Class 6：6MB/s
- Class 10：10MB/s
附：常用的SD卡读写速率参考，非严谨值。
| SD卡容量 | 文件系统 | 写入速度 | 读取速度 |
| 32G（SDHC) | FAT32 | 2MB/s | 8MB/s |
| 32G（SDHC) | exFAT | 3.5MB/s | 8.5MB/s |
| 64G（SDXC) | exFAT | 4MB/s | 8.5MB/s |
4、SD卡的使用寿命
一般是指：擦除的最大次数。
写入数据时需要先擦除扇区内容。读数据是不影响使用寿命的，写数据才会影响使用寿命。
因此，应避免频繁地对同一地址（扇区）进行写数据。如：使用程序每隔一秒保存一次数据到同一地址，这是不妥当的。
- TLC：1000~3000次
- MLC：3000 ~1万次
- SLC：可达10万次
擦写次数对使用寿命影响较小，而更容易直接“致死”的是：带电插拔，很容易坏卡，主要是静电原因！
二、SDIO要点速读
原理比较复杂，有兴趣的请自行csdn搜更详细的技术文档，或STM32的官方文档。
- SD卡的读写通信操作，可以用 SPI、SDIO，本示例使用SDIO。
- SDIO接口是在SD内存卡接口的基础上发展起来的；
- SDIO接口除了能读写SD内存卡，还能连接其它SDIO接口的设备；
- 常用的STM32F103C8，没有SDIO接口，F103系列R型号起，才带SDIO；
- STM32F4系列芯片，带更完善的SDIO主机接口，能与MMC卡、SD卡、SDI/0卡、EC-ATA设备进行通信；
- 三种总线模式：1-bit、4-bit、8-bit(不常用）;
三、SD卡座接线原理图
STM32的SDIO外设与SD卡通信，通用接线如下图。
注：当使用弹簧式SD卡座，会有第9个脚(CD), 可不接。它用于判断SD卡是否插入，当插入SD卡时，此脚输出低电平。
四、CubeMX新建工程
建议复制一个已带UART1、printf的工程，这样更省时。
如果没有，可参考以下步骤。
1、新建一个普通的工程
新手可参考如下图解，老司机请直接跳过。
【STM32+CubeMX】 新建工程_STM32F407
2、为工程添加UART1通信、printf输出
用于把SD卡的测试信息，（通过USB转TTl），输出到串口助手观察。
如果，你已知晓如何通过printf输出信息，自行添加，跳过即可。
USART1 DMA发送、DMA空闲中断 接收不定长数据
UART1 快速实现移植、通信 ( bsp_UART.c 、bsp_UART.h)
五、CubeMX 配置 SD卡的SDIO 初始化
通过 CubeMX配置SDIO, 极度简单。
本节为方便测试，只使用普通的读写方式，后续篇章再添加DMA、FATFS等方式。
1、使能SDIO
- Mode：选择SD的四线模式，即 SD 4 bits Wide bus.
- 参数部分：F4系列不用修改配置，默认即可。F103系列，需把时钟分频系数修改为 6，即SDIOCLK Clock divide factor这一项，由默认0改为6, 不然会通信失败。
2、时钟设置
进入时钟树配置页面。
这时可能会弹出一个询问窗：是否自动配置所需时钟？
选择：NO ，手动修改即可。
如果Yes，它将针对已使能的SDIO进行必须值的配置，而系统时钟值，会被修改为其它值。不推荐。
F4系列，如果板上是25M的晶振，用如下参数值；要是8M的晶振，修改晶振、分频两处为8即可。
重点：箭头所指的Q值，它用于控制USB 、SDIO和随机数生成器的时钟。
这个时钟，必须是 48M !
好了，已完成配置。
重新生成工程，即可！
六、Keil 编辑工程代码
1、打开keil 工程，先重新编译一次。
- 正常情况，编译是0 Error的。
- 如果有Error, 应该是新建工程时，路径、名称有中文了，重新开建工程，用英文即可。
2、重要修改：SD卡的初始化，使用 1-bit 模式
CubeMX生成的SDIO初始化代码，有一个bug，需要手动修改，操作如下：
- 编译后，右击 main.c 文件中函数 MX_SDIO_SD_Init(),
- 在弹出菜单中：Go To Definition Of ...; 将跳转到SD卡初始化函数;
跳转到 sdio.c文件的 MX_SDIO_SD_Init()函数内部后，
把下图位置中的 4B，改为 1B ；
它下面还有一个4B，不用修改，只修改刚才那个即可。不要改错位置了！
重点：每次重新生成后，都要手动修改一次。如果不修改，初始化过程会导致程序卡死。
3、编写 读写测试 代码
SD卡的基础读写函数比较简单，常用的函数共4个。
1、获取SD卡信息
HAL_SD_CardInfoTypeDef pCardInfo = {0}; // SD卡信息结构体
HAL_SD_GetCardInfo(&hsd, &pCardInfo); // 获取 SD 卡的信息2、读数据
HAL_SD_ReadBlocks(&hsd, aOldData, 7, 2, 3000); // SD卡的句柄、数据、块地址、块数量、超时ms3、写数据
HAL_SD_WriteBlocks(&hsd, aTestData, 7, 2, 3000) // SD卡的句柄、数据、块地址、块数量、超时ms4、擦除数据
HAL_SD_Erase(&hsd, 7, 8) // SD卡的句柄、块起始地址、块结束地址
在 main函数内的 /* USER CODE BEGIN 2 */ 注释下方，编写以下代码（可复制）：
示例代码里已附详细注释，比较容易理解，流程是：
- 获取SD卡信息
- 读取测试块的原数据
- 写入测试
- 擦除测试
- 写回原数据
/***************** SD卡读写通信测试 *****************//* 1、获取卡信息，打印到串口助手 *//* 2、读测试：读出测试位置原数据，保存在 aOldData[] *//* 3、写测试：在测试的块上，写入指定数据 *//* 读出刚才写入的块数据，打印到串口助手观察 *//* 4、擦除测试：擦除指定块上的数据 *//* 读出刚才擦除块的数据，打印到串口助手观察 *//* 5、写回原数据到指定位置 *//* 读出刚才写入的块数据，打印到串口助手观察 */ #define SD_TEST_SIZE 1024 // 测试数据的字节数，刚好是2个块大小：2x512static uint8_t aOldData[SD_TEST_SIZE] = {0}; // 用于存放旧数据，先读出来，测试完了，再把旧数据写回去static uint8_t aTestData[SD_TEST_SIZE] = {0}; // 临时缓存，用来存放测试数据HAL_SD_CardInfoTypeDef pCardInfo = {0}; // SD卡信息结构体uint8_t status = HAL_SD_GetCardState(&hsd); // SD卡状态标志值if (status == HAL_SD_CARD_TRANSFER){/* 1、获取卡信息，打印到串口助手 */HAL_SD_GetCardInfo(&hsd, &pCardInfo); // 获取 SD 卡的信息printf("\r1、获取SD卡信息 ... \r\n");printf("卡类型：%d \r\n", pCardInfo.CardType); // 类型返回：0-SDSC、1-SDHC/SDXC、3-SECUREDprintf("卡版本：%d \r\n", pCardInfo.CardVersion); // 版本返回：0-CARD_V1、1-CARD_V2printf("块数量：%d \r\n", pCardInfo.BlockNbr); // 可用的块数量printf("块大小：%d \r\n", pCardInfo.BlockSize); // 每个块的大小; 单位：字节printf("卡容量：%lluG \r\n", ((unsigned long long)pCardInfo.BlockSize * pCardInfo.BlockNbr) / 1024 / 1024 / 1024); // 计算卡的容量HAL_Delay(1000); // 重要：稍作延时再开始读写测试; 避免有些仿真器烧录期间的多次复位，短暂运行了程序，导致下列读写数据不完整。 /* 2、读测试：读出测试位置原数据，保存在 aOldData[] */printf("\r2、读取测试块的原数据 ... \r\n");memset(aOldData, 0, SD_TEST_SIZE); // 清0数组的数据if (HAL_SD_ReadBlocks(&hsd, aOldData, 7, 2, 3000) == HAL_OK) // 读SD卡数据块; 参数：SD结构体、数据地址、块起始地址、读的块数量、超时时间;{while (HAL_SD_GetCardState(&hsd) != HAL_SD_CARD_TRANSFER); // 等待卡的读写操作结束for (uint32_t i = 0; i < SD_TEST_SIZE; i++) // 打印 原数据printf("%X ", aOldData[i]);printf("\r\n");}else{printf("SD卡 读测试 失败!\n"); }/* 3-1、写测试：在测试的块上写入数据 */printf("\r3、SD卡 写入测试 ...\r\n");memset(aTestData, 0x8, SD_TEST_SIZE); // 为数组准备要写入的测试数据：整个数组填充指定值if (HAL_SD_WriteBlocks(&hsd, aTestData, 7, 2, 3000) == HAL_OK) // 向SD卡写入数据块; 参数：SD结构体、数据地址、块起始地址、写入的块数量、超时时间;{while (HAL_SD_GetCardState(&hsd) != HAL_SD_CARD_TRANSFER); // 等待卡的读写操作结束printf("对指定块写入结束! \r写入的数据是：\n");for (uint32_t i = 0; i < SD_TEST_SIZE; i++) // 打印 写入的数据printf("%X ", aTestData[i]);printf("\r\n");}else{printf("SD卡 写测试 失败!\n");}/* 3-2、读出刚才写测试的块内数据 */printf("\r现在块内的数据是：\r\n");memset(aTestData, 0, SD_TEST_SIZE); // 清0数组的数据if (HAL_SD_ReadBlocks(&hsd, aTestData, 7, 2, 3000) == HAL_OK) // 读SD卡数据块; 参数：SD结构体、数据地址、块起始地址、读的块数量、超时时间;{while (HAL_SD_GetCardState(&hsd) != HAL_SD_CARD_TRANSFER); // 等待卡的读写操作结束for (uint32_t i = 0; i < SD_TEST_SIZE; i++) // 打印 写入后块内现在数据printf("%X ", aTestData[i]);printf("\r\n");}else{printf("SD卡 读测试 失败!\n");}/* 4-1、擦除测试：擦除指定块上的数据 */printf("\r4、擦除块测试 ...\r\n");if (HAL_SD_Erase(&hsd, 7, 8) == HAL_OK) // 擦除SD卡上的数据; 参数：SD结构体、块的起始地址、块的结束地址{while (HAL_SD_GetCardState(&hsd) != HAL_SD_CARD_TRANSFER); // 等待卡的读写操作结束printf("擦除 成功！ \r\n");}else{printf("擦除 失败！ \r\n");}/* 4-2、读取，擦除后指定块上的数据 */printf("擦除后，现在块内的数据是：\r\n");memset(aTestData, 0, SD_TEST_SIZE); // 清0数组的数据if (HAL_SD_ReadBlocks(&hsd, aTestData, 7, 2, 3000) == HAL_OK) // 读SD卡数据块; 参数：SD结构体、数据地址、块起始地址、读的块数量、超时时间;{while (HAL_SD_GetCardState(&hsd) != HAL_SD_CARD_TRANSFER); // 等待卡的读写操作结束for (uint32_t i = 0; i < SD_TEST_SIZE; i++) // 打印 块内现在的数据printf("%X ", aTestData[i]);printf("\r\n");}else{printf("SD卡 读测试 失败!\n");}/* 5-1、写回测试块上的原数据 */printf("\r5、写回原数据 ...\r\n");//memset(aOldData, 1, SD_TEST_SIZE);if (HAL_SD_WriteBlocks(&hsd, aOldData, 7, 2, 3000) == HAL_OK) // 向SD卡写入数据块; 参数：SD结构体、数据地址、块起始地址、写入的块数量、超时时间;{while (HAL_SD_GetCardState(&hsd) != HAL_SD_CARD_TRANSFER); // 等待卡的读写操作结束printf("写入结束! \n");}else{printf("SD卡 写回原数据 失败!\n");} /* 5-2、读取，写入后的数据 */printf("现在块内的数据是: \r\n");memset(aTestData, 0, SD_TEST_SIZE); // 清0数组的数据if (HAL_SD_ReadBlocks(&hsd, aTestData, 7, 2, 3000) == HAL_OK) // 读SD卡数据块; 参数：SD结构体、数据地址、块起始地址、读的块数量、超时时间;{while (HAL_SD_GetCardState(&hsd) != HAL_SD_CARD_TRANSFER); // 等待卡的读写操作结束for (uint32_t i = 0; i < SD_TEST_SIZE; i++) // 打印 块内现在的数据printf("%X ", aTestData[i]);printf("\r\n\r\n");}else{printf("SD卡 读测试 失败! \r\n");}printf("SD卡 读写测试结束！\r\n");}完成后，位置如下图：
七、实验效果
程序运行后，串口助手输出如下：
如有错漏 ，望指正~~~！
)
安装ProxySQL)
)
