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SD 卡有兩個(gè)可選的通訊協(xié)議：SD 模式和 SPI模式 SD 模式是SD 卡標(biāo)準(zhǔn)的讀寫方式，但是在選用SD 模式時(shí)，往往需要選擇帶有SD 卡控制器接口的 MCU，或者必須加入額外的SD卡控制單元以支持SD 卡的讀寫 然而，大多數(shù)MCU都沒(méi)有集成SD 卡控制器接口，若選用SD 模式通訊就無(wú)形中增加了產(chǎn)品的硬件成本。
在SD卡數(shù)據(jù)讀寫時(shí)間要求不是很嚴(yán)格的情況下， 選用 SPI模式可以說(shuō)是一種最佳的解決方案 因?yàn)樵?SPI模式下，通過(guò)四條線就可以完成所有的數(shù)據(jù)交換，并且目前市場(chǎng)上很多MCU都集成有現(xiàn)成的SPI接口電路，采用 SPI模式對(duì) SD卡進(jìn)行讀寫操作可大大簡(jiǎn)化硬件電路的設(shè)計(jì)。
一、硬件連接
SD_CS接STM32的PD2
SD_MOSI接STM32的SPI2_MOSI
SD_MISO接STM32的SPI2_MISO
SD_SCK接STM32的SPI2_SCK
SD卡座都連了一個(gè)47K的上拉電阻
二、程序
1、初始化函數(shù) SD_Initialize（void）
//SPI硬件層初始化
void SD_SPI_Init（void）
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_GPIOD|RCC_APB2Periph_GP IOG， ENABLE）; //使能PB端口時(shí)鐘
//設(shè)置硬件上與SD卡相關(guān)聯(lián)的控制引腳輸出
//避免NRF24L01/W25Q32等的影響
//這里PB12和PG7拉高，是為了防止影響FLASH的燒寫。
//因?yàn)樗麄児灿靡粋€(gè)SPI口。
//PG7，PD2接的NRF CS和SD CS
//他們和SPI FLAS共用一個(gè)SPI，所以得分時(shí)復(fù)用?。?/p>
//這就是為什么要設(shè)置PG7，PD2了，禁止NRF和SD卡，從而SPI FLASH可以獨(dú)占SPI。
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12; //PB12 推挽
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽輸出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init（GPIOB， &GPIO_InitStructure）;
GPIO_SetBits（GPIOB，GPIO_Pin_12）; //PB12上拉
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2; //PD2 推挽
GPIO_Init（GPIOD， &GPIO_InitStructure）;
GPIO_SetBits（GPIOD，GPIO_Pin_2）;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7; //PG7 推挽
GPIO_Init（GPIOG， &GPIO_InitStructure）;
GPIO_SetBits（GPIOG，GPIO_Pin_7）;
SPI2_Init（）; //SPI2初始化
SD_CS=1; //不選中SD卡
}
//SD卡初始化的時(shí)候，需要低速，SD卡初始化的時(shí)候時(shí)鐘不能大于400K。
void SD_SPI_SpeedLow（void）
{
SPI2_SetSpeed（SPI_BaudRatePrescaler_256）;//設(shè)置到低速模式
}
//向SD卡發(fā)送一個(gè)命令
//SD卡的命令是48位，命令索引8位，命令參數(shù)32位，CRC校驗(yàn)值8位
//輸入： u8 cmd 命令索引，比如 CMD0，CMD8，CMD17，CMD24等
// u32 arg 命令參數(shù)
// u8 crc crc校驗(yàn)值，高7位有效，最低位恒為1.
//返回值：SD卡返回的響應(yīng)
u8 SD_SendCmd（u8 cmd， u32 arg， u8 crc）
{
u8 r1;
u8 Retry=0;
SD_DisSelect（）;//取消上次片選
if（SD_Select（））return 0XFF;//片選失效
//發(fā)送
SD_SPI_ReadWriteByte（cmd | 0x40）; //分別寫入命令，命令的最高2位是01，也就是0x40，cmd是6位有效
SD_SPI_ReadWriteByte（arg 》》 24）; //發(fā)送參數(shù)，從高位開(kāi)始
SD_SPI_ReadWriteByte（arg 》》 16）;
SD_SPI_ReadWriteByte（arg 》》 8）;
SD_SPI_ReadWriteByte（arg）;
SD_SPI_ReadWriteByte（crc）; //最后發(fā)送CRC，CRC的最低位恒為1.
if（cmd==CMD12）SD_SPI_ReadWriteByte（0xff）;//Skip a stuff byte when stop reading
//等待響應(yīng)，或超時(shí)退出
Retry=0X1F;
do
{
r1=SD_SPI_ReadWriteByte（0xFF）;
}while（（r1&0X80） && Retry--）;
//返回狀態(tài)值 r1
return r1;
}
//等待卡準(zhǔn)備好 ，SD卡寫的時(shí)候，會(huì)拉低MISO=0，直到數(shù)據(jù)寫入完成，MISO才變?yōu)?.
//返回值：0，準(zhǔn)備好了;其他，錯(cuò)誤代碼
u8 SD_WaitReady（void）
{
u32 t=0;
do {
if（SD_SPI_ReadWriteByte（0XFF）==0XFF）return 0;//寫入完成，OK
t++;
}while（t《0XFFFFFF）;//MISO一直是0的時(shí)候等待 ，直到超時(shí)。
return 1;
}
R7響應(yīng)的格式
//初始化 SD 卡
u8 SD_Initialize（void）
{
u8 r1; // 存放 SD 卡的返回值
u16 retry; // 用來(lái)進(jìn)行超時(shí)計(jì)數(shù)
u8 buf［4］;
u16 i;
SD_SPI_Init（）; //初始化 IO
SD_SPI_SpeedLow（）; //設(shè)置到低速模式
for（i=0;i《10;i++）SD_SPI_ReadWriteByte（0XFF）;//發(fā)送最少 74 個(gè)脈沖
retry=20;
do
{
r1=SD_SendCmd（CMD0，0，0x95）;//進(jìn)入 IDLE 狀態(tài)，是否進(jìn)入空閑狀態(tài)，r1=0x01.
}while（（r1！=0X01） && retry--）;
SD_Type=0;//默認(rèn)無(wú)卡
if（r1==0X01） //如果SD卡進(jìn)入空閑狀態(tài)。
{
if（SD_SendCmd（CMD8，0x1AA，0x87）==1）//SD V2.0 //發(fā)送CMD8區(qū)分是不是2.0的卡
//如果有響應(yīng)，就是V2.0的卡
//CMD8是R7響應(yīng)
{
for（i=0;i《4;i++）buf［i］=SD_SPI_ReadWriteByte（0XFF）; //連續(xù)讀4個(gè)字節(jié)，得到R7響應(yīng)的值
//Get trailing return value of R7 resp
if（buf［2］==0X01&&buf［3］==0XAA）//卡是否支持 2.7~3.6V
{
retry=0XFFFE;
do
{
SD_SendCmd（CMD55，0，0X01）; //發(fā)送ACMD41命令前要先發(fā)送 CMD55
r1=SD_SendCmd（CMD41，0x40000000，0X01）;//發(fā)送 ACMD41，設(shè)置HCS位=1.表示主機(jī)支持SDHC卡
}while（r1&&retry--）; //r1響應(yīng)最低位是1，說(shuō)明SD卡在空閑狀態(tài)，如果SD卡進(jìn)入正常工作狀態(tài)，r1最低位是0
//一直等掃r1是0，表示SD卡成功接收到了指令，可以開(kāi)始下一步操作。
if（retry&&SD_SendCmd（CMD58，0，0X01）==0）//判斷CCS位，鑒別 SD2.0 卡版本開(kāi)始
{
for（i=0;i《4;i++）buf［i］=SD_SPI_ReadWriteByte（0XFF）;//得到 OCR 寄存器的值
if（buf［0］&0x40）SD_Type=SD_TYPE_V2HC; //檢查 CCS，如果是1，表示是SDHC的卡
else SD_Type=SD_TYPE_V2; //如果是0，表示卡是標(biāo)準(zhǔn)的2.0版本SD卡
}
}
}else//SD V1.x/ MMC V3 //如果不支持CMD8指令，表示卡是V1.xx版本的SD卡或MMC卡
{
SD_SendCmd（CMD55，0，0X01）; //發(fā)送 CMD55
r1=SD_SendCmd（CMD41，0，0X01）; //發(fā)送 ACMD41
if（r1《=1） //如果支持ADMD41指令，表示是V1.xx的卡
{
SD_Type=SD_TYPE_V1;
retry=0XFFFE;
do //等待退出 IDLE 模式，退出空閑狀態(tài)，卡進(jìn)入工作狀態(tài)
{
SD_SendCmd（CMD55，0，0X01）; //發(fā)送 CMD55
r1=SD_SendCmd（CMD41，0，0X01）;//發(fā)送 CMD41
}while（r1&&retry--）;
}else
{
SD_Type=SD_TYPE_MMC;//MMC V3，不支持ACMD41指令表示是MMC卡
retry=0XFFFE;
do //等待退出 IDLE 模式，退出空閑狀態(tài)，卡進(jìn)入工作狀態(tài)
{
r1=SD_SendCmd（CMD1，0，0X01）;//發(fā)送 CMD1
}while（r1&&retry--）;
}
if（retry==0||SD_SendCmd（CMD16，512，0X01）！=0）SD_Type=SD_TYPE_ERR;
//錯(cuò)誤的卡，如果是1.xx或MMC卡要設(shè)置塊大小，為512字節(jié)，如果設(shè)置失敗，定義卡錯(cuò)誤
}
}
SD_DisSelect（）; //取消片選
SD_SPI_SpeedHigh（）; //高速，把SPI接口設(shè)置為高速，為36M，實(shí)際上stm32f1的SPI最高為18M，所以是超頻使用，覺(jué)得不可接收的話可以把分頻系數(shù)設(shè)置為4.設(shè)置為2也可以工作
if（SD_Type）return 0; //如果SD_Type有效，是正確的SD卡或MMC卡，表示初始化成功
else if（r1）return r1;
return 0xaa; //其他錯(cuò)誤
}
2. 讀卡函數(shù) ：u8 SD_ReadDisk（u8*buf，u32 sector，u8 cnt）
//從sd卡讀取一個(gè)數(shù)據(jù)包的內(nèi)容
//buf：數(shù)據(jù)緩存區(qū)
//len：要讀取的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。
//返回值：0，成功;其他，失敗;
u8 SD_RecvData（u8*buf，u16 len）
{
if（SD_GetResponse（0xFE））return 1;//不停的讀MISO，等待SD卡發(fā)回?cái)?shù)據(jù)起始令牌0xFE
while（len--）//開(kāi)始接收數(shù)據(jù)
{
*buf=SPI2_ReadWriteByte（0xFF）;
buf++;
}
//下面是2個(gè)偽CRC（dummy CRC），多發(fā)16個(gè)時(shí)鐘，把2個(gè)CRC移出來(lái)，然后不用
SD_SPI_ReadWriteByte（0xFF）;
SD_SPI_ReadWriteByte（0xFF）;
return 0;//讀取成功
}
//讀SD卡
//buf：數(shù)據(jù)緩存區(qū)
//sector：扇區(qū) 注意這里是扇區(qū)地址，不是字節(jié)地址
//cnt：扇區(qū)數(shù)，由于是u8類型，所以最多讀255個(gè)扇區(qū)
//返回值：0，ok;其他，失敗。
u8 SD_ReadDisk（u8*buf，u32 sector，u8 cnt）
{
u8 r1;
//先判斷是不是SDHC卡，如果不是SDHC卡，先把扇區(qū)地址轉(zhuǎn)換為字節(jié)地址，左移9位就是乘以512
if（SD_Type！=SD_TYPE_V2HC）sector 《《= 9;//轉(zhuǎn)換為字節(jié)地址
if（cnt==1） //如果cnt是1，就是單個(gè)扇區(qū)的讀寫
{
r1=SD_SendCmd（CMD17，sector，0X01）;//讀命令
if（r1==0）//指令發(fā)送成功
{
r1=SD_RecvData（buf，512）;//接收512個(gè)字節(jié)到buf中
}
}else
{
r1=SD_SendCmd（CMD18，sector，0X01）;//連續(xù)讀命令
do
{
r1=SD_RecvData（buf，512）;//每次接收512個(gè)字節(jié)
buf+=512;
}while（--cnt && r1==0）; //直到cnt為0
SD_SendCmd（CMD12，0，0X01）; //發(fā)送停止命令
}
SD_DisSelect（）;//取消片選
return r1;//
}
3. 寫SD卡函數(shù)：u8 SD_WriteDisk（u8*buf，u32 sector，u8 cnt）
//向sd卡寫入一個(gè)數(shù)據(jù)包的內(nèi)容 512字節(jié)
//buf：數(shù)據(jù)緩存區(qū)
//cmd：指令
//返回值：0，成功;其他，失敗;
u8 SD_SendBlock（u8*buf，u8 cmd）
{
u16 t;
if（SD_WaitReady（））return 1;//等待準(zhǔn)備失效，等待MISO為高電平1.
SD_SPI_ReadWriteByte（cmd）; //發(fā)送CMD的數(shù)據(jù)起始令牌0xFE
if（cmd！=0XFD）//不是結(jié)束指令
{
for（t=0;t《512;t++）SPI2_ReadWriteByte（buf［t］）;//提高速度，減少函數(shù)傳參時(shí)間
SD_SPI_ReadWriteByte（0xFF）;//忽略crc
SD_SPI_ReadWriteByte（0xFF）;
t=SD_SPI_ReadWriteByte（0xFF）;//接收響應(yīng)，SD卡在接收到512字節(jié)后有個(gè)響應(yīng)
//（t&0x1F）=0x05表示響應(yīng)正確
if（（t&0x1F）！=0x05）return 2;//響應(yīng)錯(cuò)誤
}
return 0;//寫入成功
}
//寫SD卡
//buf：數(shù)據(jù)緩存區(qū)
//sector：起始扇區(qū) ，這里注意是扇區(qū)地址，不是字節(jié)地址
//cnt：扇區(qū)數(shù) ，由于是u8類型，所以最多讀255個(gè)扇區(qū)
//返回值：0，ok;其他，失敗。
u8 SD_WriteDisk（u8*buf，u32 sector，u8 cnt）
{
u8 r1;
if（SD_Type！=SD_TYPE_V2HC）sector *= 512;//轉(zhuǎn)換為字節(jié)地址
if（cnt==1）
{
r1=SD_SendCmd（CMD24，sector，0X01）;//讀命令
if（r1==0）//指令發(fā)送成功
{
r1=SD_SendBlock（buf，0xFE）;//寫512個(gè)字節(jié)
}
}else
{
if（SD_Type！=SD_TYPE_MMC）
{
SD_SendCmd（CMD55，0，0X01）;
SD_SendCmd（CMD23，cnt，0X01）;//發(fā)送指令，如果不是MMC卡，先預(yù)先擦除要寫入的扇區(qū)
//這樣可以提高寫入數(shù)據(jù)的速度
}
r1=SD_SendCmd（CMD25，sector，0X01）;//連續(xù)寫命令
if（r1==0）
{
do
{
r1=SD_SendBlock（buf，0xFC）;//接收512個(gè)字節(jié)，多塊寫的令牌是0xFC
buf+=512;
}while（--cnt && r1==0）;
r1=SD_SendBlock（0，0xFD）;//發(fā)送多塊寫完成令牌0xFD，不帶數(shù)據(jù)塊
}
}
SD_DisSelect（）;//取消片選
return r1;//
}
4. 獲取SD卡總扇區(qū)數(shù)的函數(shù)：u32 SD_GetSectorCount（void）
//獲取SD卡的CSD信息，包括容量和速度信息
//輸入：u8 *cid_data（存放CID的內(nèi)存，至少16Byte）
//返回值：0：NO_ERR
// 1：錯(cuò)誤
u8 SD_GetCSD（u8 *csd_data）
{
u8 r1;
r1=SD_SendCmd（CMD9，0，0x01）;//發(fā)CMD9命令，讀CSD，CSD寄存器為128位寄存器
if（r1==0）
{
r1=SD_RecvData（csd_data， 16）;//接收16個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù) 即128位
}
SD_DisSelect（）;//取消片選
if（r1）return 1;
else return 0;
}
//獲取SD卡的總扇區(qū)數(shù)（扇區(qū)數(shù)） ，扇區(qū)數(shù)*512就是容量
//返回值：0： 取容量出錯(cuò)
// 其他：SD卡的容量（扇區(qū)數(shù)/512字節(jié)）
//每扇區(qū)的字節(jié)數(shù)必為512，因?yàn)槿绻皇?12，則初始化不能通過(guò)。
u32 SD_GetSectorCount（void）
{
u8 csd［16］;
u32 Capacity;
u8 n;
u16 csize;
//取CSD信息，如果期間出錯(cuò)，返回0
if（SD_GetCSD（csd）！=0） return 0;
//如果為SDHC卡，按照下面方式計(jì)算
if（（csd［0］&0xC0）==0x40） //V2.00的卡
{
csize = csd［9］ + （（u16）csd［8］ 《《 8） + 1;
Capacity = （u32）csize 《《 10;//得到扇區(qū)數(shù)
}else//V1.XX的卡
{
n = （csd［5］ & 15） + （（csd［10］ & 128） 》》 7） + （（csd［9］ & 3） 《《 1） + 2;
csize = （csd［8］ 》》 6） + （（u16）csd［7］ 《《 2） + （（u16）（csd［6］ & 3） 《《 10） + 1;
Capacity= （u32）csize 《《 （n - 9）;//得到扇區(qū)數(shù)
}
return Capacity;
}
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