原创 SD卡的读写和FatFS文件系统

因为要用，学习了一下SPI操作SD卡，同时移植了一个免费开源的FAT文件系统：FatFS。感觉挺好，在单片机上实现了读写文件的操作，接下来就可以解释我的G代码咯！
　　我的SD卡底层操作参考了网上几种常见的代码，但又对其结构做了一定的优化，至少看起来用起来比较方便。既可以作为文件系统的diskio使用，也可以直接使用底层函数，把SD卡作为一块flash读写。
　　FatFs文件系统体积蛮小，6-7K足矣，对于128Kflash的STM32来说很合适，代价不大。同时可移植性很高，最少只需要4个函数修改既可以实现文件系统的移植。相关文件系统的介绍请看这里。
　　这里给一套比较完整的参考资料，包括fatfs文件系统的原版资料、几个重要的手册和网上下载的代码。
http://www.ouravr.com/bbs/bbs_content.jsp?bbs_sn=3210864&bbs_page_no=1&bbs_id=3020

　　下面是我的代码：
https://static.assets-stash.eet-china.com/album/old-resources/2008/12/25/32461526-eae2-4c27-ad83-4bf2cd0eb5b0.rar
　　其中底层的SPI总线对SD卡的操作在SPI_SD_driver.c/h中，而FATFS的移植文件diskio.c中对磁盘的操作函数中将调用底层的操作函数。下面是一些底层操作函数：
u8 SPI_ReadWriteByte(u8 TxData);                                             //SPI总线读写一个字节
u8 SD_WaitReady(void);                                                           //等待SD卡就绪
u8 SD_SendCommand(u8 cmd, u32 arg, u8 crc);                      //SD卡发送一个命令
u8 SD_SendCommand_NoDeassert(u8 cmd, u32 arg, u8 crc);  //SD卡发送一个命令，不断线
u8 SD_Init(void);                                                                      //SD卡初始化
                                 
u8 SD_ReceiveData(u8 *data, u16 len, u8 release);                   //SD卡读数据
u8 SD_GetCID(u8 *cid_data);                                                   //读SD卡CID
u8 SD_GetCSD(u8 *csd_data);                                                 //读SD卡CSD
u32 SD_GetCapacity(void);                                                     //取SD卡容量

u8 SD_ReadSingleBlock(u32 sector, u8 *buffer);                      //读一个sector
u8 SD_WriteSingleBlock(u32 sector, const u8 *buffer);           //写一个sector
u8 SD_ReadMultiBlock(u32 sector, u8 *buffer, u8 count);       //读多个sector
u8 SD_WriteMultiBlock(u32 sector, const u8 *data, u8 count);  //写多个sector

　　这是diskio.c中的一段代码，在disk初始化中，我们调用了SPI_SD_driver.c中的SD卡初始化函数。
DSTATUS disk_initialize (
    BYTE drv                /* Physical drive nmuber (0..) */
)
{
    u8 state;

    if(drv)
    {
        return STA_NOINIT;  //仅支持磁盘0的操作
    }

    state = SD_Init();
    if(state == STA_NODISK)
    {
        return STA_NODISK;
    }
    else if(state != 0)
    {
        return STA_NOINIT;  //其他错误：初始化失败
    }
    else
    {
        return 0;           //初始化成功
    }
}
　　
　　总之FATFS文件系统具有很高的可移植性，经测试，在STM32的18MSPI时钟下，读文件的速度在每秒300K以上，写文件也有100多K的速度，应该说基本满足了嵌入式工程应用中，对磁盘读写的速度要求。如果进一步优化SD卡读写代码，速度应该还会有一定提高，同时还要注意的是FLASH自身读写速度没有ram那么快，通过更换SD卡发现读写速度和卡本身有直接的关系，所以应该尽量选择速度较快的卡。