STM32F407之SD卡(ka)讀(du)數據介紹
時間：2019-07-09 來源：長沙中心，劉老(lao)師
1，SD卡(ka)基礎知識(shi)
SD卡（Secure Digital Memory Card）即(ji)：安(an)全(quan)數字存儲卡，它是在MMC的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)發展而來(lai)，作為存儲器件廣泛應用于(yu)電子產(chan)品中(zhong)。
1.1 SD卡有SDIO和SPI兩種傳輸方式，具體信號定義如下：
其(qi)中紅(hong)色選(xuan)中的信號是必需的。
1.2 SD卡的內部結構
1.3 SD中的兩個重要概念： Sector與Block
Sector: A number of blocks, basic erase unit (SD擦除單位)
可以設置為N*block。
Block : A number of bytes, basic data transfer unit (SD中最小的讀寫單位)。
block length 可(ke)以被(bei) SET_BLOCKLEN (CMD16)設置 。
1.4 SD 常用命令
Class0 :(卡(ka)的識(shi)別、初始化等基(ji)本命令集)
CMD0:復位SD 卡.
CMD1:讀(du)OCR寄存器.
CMD9:讀(du)CSD寄存器(qi).
CMD10:讀(du)CID寄存器.
CMD12:停(ting)止讀多塊時的(de)數據傳輸(shu)
CMD13:讀 Card_Status 寄存器
Class2 (讀(du)卡命令(ling)集):
CMD16:設置塊的長度
CMD17:讀單塊.
CMD18:讀(du)多塊,直至(zhi)主機發送CMD12為止 .
Class4(寫卡命令集) :
CMD24:寫單塊(kuai).
CMD25:寫(xie)多塊(kuai).
CMD27:寫CSD寄(ji)存器 .
Class5 (擦(ca)除卡命令集):
CMD32:設置擦(ca)除塊的起始地址.
CMD33:設(she)置擦(ca)除塊的終(zhong)止地址.
CMD38: 擦除所選擇的塊.
2，STM32讀(du)取SD流程
STM32的SDIO接口(kou)提供 APB2 外(wai)設總線與多媒(mei)體卡 (MMC)、SD 卡、SDIO 卡以及(ji) CE-ATA 設備之間的接口(kou)。
2.1 時鐘
三(san)個時(shi)(shi)鐘(zhong)信號：卡(ka)時(shi)(shi)鐘(zhong)SDIO_CK（傳輸(shu)速率0-25MHZ）、SDIO適(shi)配器時(shi)(shi)鐘(zhong)SDIOCLK（用于驅動適(shi)配器來產生卡(ka)時(shi)(shi)鐘(zhong)，與(yu)所(suo)掛(gua)載(zai)的總線(xian)時(shi)(shi)鐘(zhong)相同）、總線(xian)時(shi)(shi)鐘(zhong)PCLK2(F1為HCLK2)
SDIO_CK計算公式：SDIO_CK=SDIOCLK/（2+CLKp） CLKp為可配置的(de)分頻(pin)系數，在初(chu)始(shi)化時不可以超過400khz ,初(chu)始(shi)化完成后(hou)可全速運行。
2.2 操作流(liu)程
A, 初始化相關(guan) GPIO 及 SDIO 外(wai)設；
B, 配置 SDIO 基本通(tong)信環境進入卡(ka)識別(bie)模式，通(tong)過幾個命令處(chu)理(li)后得到卡(ka)類型(xing)；
C, 如果是可用卡就進(jin)入數據傳輸模式，接下來(lai)就可以進(jin)行讀(du)、寫、擦除(chu)的操作(zuo)。
2.3 SD 卡初始化
SD 卡初始化過程主要是卡識別和相關 SD 卡狀(zhuang)態獲取。整個初始化函(han)數流程如下：
具體執行流程如下：
(1) 配置(zhi) NVIC，SD 卡通(tong)信用到 SDIO 中斷，如果(guo)用到 DMA 傳輸還(huan)需要(yao)配置(zhi) DMA 中 斷。注意中斷服務(wu)函數不是定(ding)義(yi)在(zai) stm32f4xx_it.c 文(wen)(wen)件的，是直接定(ding)義(yi)在(zai) bsp_sdio_sd.c 文(wen)(wen)件中，中斷服務(wu)函數定(ding)義(yi)在(zai)個文(wen)(wen)件問題都不大，只要(yao)定(ding)義(yi)正確(que)就(jiu) 可以的，編譯器會自動(dong)尋找。
(2) 執行 SD_LowLevel_Init 函數，其功(gong)能是對(dui)底層 SDIO 引腳進(jin)行初始化以及(ji)開啟相 關(guan)時(shi)鐘(zhong)，該函數在之(zhi)前已經講(jiang)解。
(3) SDIO_DeInit 函數(shu)用(yong)于(yu)解除(chu)初始化 SDIO 接(jie)口，它(ta)只是簡(jian)單調用(yong) SD_LowLevel_DeInit 函數(shu)。而(er) SD_LowLevel_DeInit 函數(shu)是與(yu) SD_LowLevel_Init 函數(shu)相反功能，關閉相關時鐘，關閉 SDIO 電源(yuan)，讓 SDIO 接(jie)近上電復(fu)位(wei)狀態(tai)(tai)。 恢復(fu)復(fu)位(wei)狀態(tai)(tai)后(hou)再進行相關配(pei)置(zhi)，可以防(fang)止部分沒有(you)配(pei)置(zhi)的參數(shu)采用(yong)非默認值而(er) 導(dao)致錯(cuo)誤，這是 ST 官方(fang)驅動常(chang)用(yong)的一(yi)種初始化方(fang)式。
(4) 調用 SD_PowerON 函數，它用于(yu)查詢卡的工作電壓和時鐘控(kong)制配(pei)置，并返回 SD_Error 類型(xing)錯誤。
2.4 SD卡讀(du)操(cao)作
從 SD 卡讀取數(shu)據可分為(wei)單塊讀取和(he)多塊讀取。這(zhe)里介紹單塊讀操作流(liu)程。
SD_ReadBlock 函數執行(xing)流(liu)程如下：
(1) 將 SDIO 外設的數據控制寄存器(qi) (SDIO_DCTRL)清理，復位(wei)之前的傳輸設置。
(2) 調(diao)用 SDIO_ITConfig 函數使能(neng)(neng)相關中(zhong)斷(duan)，包括數據(ju)(ju) CRC 失敗(bai)中(zhong)斷(duan)、數據(ju)(ju)超時中(zhong)斷(duan)、數 據(ju)(ju)結束中(zhong)斷(duan)等(deng)等(deng)。然后(hou)調(diao)用 SD_LowLevel_DMA_RxConfig 函數，配(pei)置(zhi)使能(neng)(neng) SDIO 從 SD 卡(ka)的(de)(de)(de)讀取(qu)數據(ju)(ju)的(de)(de)(de) DMA 請(qing)(qing)求。為(wei)(wei)使 SDIO 發送 DMA 請(qing)(qing)求，需要調(diao)用 SDIO_DMACmd 函數使能(neng)(neng)。對于高(gao)容量(liang)的(de)(de)(de) SD 卡(ka)要求塊大小(xiao)必 須為(wei)(wei) 512 字節，程序員有責任保證目(mu)標讀取(qu)地址(zhi)與塊大小(xiao)的(de)(de)(de)字節對齊(qi)問題。
(3) 對(dui) SD 卡進(jin)行數(shu)據讀寫之前，都必須發送(song) CMD16 指(zhi)定(ding)塊的大(da)小，對(dui)于(yu)標(biao)準卡，讀取 BlockSize 長度字(zi)節的塊；對(dui)于(yu) SDHC 卡，讀取 512 字(zi)節的塊。
(4) 利用 SDIO_DataInitTypeDef 結構(gou)體類(lei)型變量(liang)配置(zhi)數(shu)(shu)(shu)據傳輸的超時、塊(kuai)數(shu)(shu)(shu)量(liang)、數(shu)(shu)(shu)據塊(kuai)大 小、數(shu)(shu)(shu)據傳輸方向(xiang)等(deng)參數(shu)(shu)(shu)并使(shi)用 SDIO_DataConfig 函數(shu)(shu)(shu)完成數(shu)(shu)(shu)據傳輸環境配置(zhi)。
(5) 最后(hou)控制(zhi)(zhi)器(qi)向 SD 卡(ka)發送(song)單塊(kuai)讀數據(ju)(ju)命令(ling) CMD17，SD 卡(ka)在(zai)接收到命令(ling)后(hou)就會通過(guo)數據(ju)(ju)線把數據(ju)(ju)傳(chuan)輸到控制(zhi)(zhi)器(qi)數據(ju)(ju) FIFO 內，并(bing)自動生成 DMA 傳(chuan)輸請(qing)求。
（6）SD_WaitReadOperation 函數用于等待數據讀取操作完成(cheng)，只(zhi)有在確(que)保數據讀取完成(cheng)了，我們就可以放心使用數據。
