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目录 　　引言 　　SD卡的发展 　　SD NAND卡的特性与优势 　　二代SD NAND五大优点 　　SD NAND六大主要优势 　　现有产品分类 　　实际应用场景 　　SD NAND芯片推荐线路连接： 　　CSNP4GCR01-AMW的介绍 　　基础使用例程 　　例程环境简介 　　硬件设备及电路 　　项目创建流程 　　代码 　　例程结果 　　对比市场现有产品 　　创世半导体（CS)是全球首家推出SD NAND FLASH产品的厂商，SD NAND的出现大大降低了使用 NAND FLASH 的技术难度。 　　———————————————— 引言 　　随着科技的发展，数据的存储需求也在日益增长。在这个信息爆炸的时代，一款高效、稳定、便携的存储设备显得尤为重要。新品SD卡——SD NAND，应运而生，为我们的数据存储带来了新的革命。 SD卡的发展 　　SD卡自问世以来，其体积不断缩小，容量逐步增大，速度也在不断提升。 　　开始。 　　1997年11月，闪迪和英飞凌联合推出了MMC（MultiMediaCard）存储卡。 　　1999年8月，闪迪又联合松下、东芝推出了SD（Secure Digital）存储卡。SD卡拥有与MMC卡相同的长宽尺寸，略厚一些（2.1mm VS. 1.4mm）。早期SD卡设备/读卡器都能同时兼容MMC卡。 　　2000年1月，SD卡协会正式成立，当年推出了最大容量64MB、传输速度约12.5MB/s的产品。 　　2003年3月，闪迪展示了面向手机等移动设备的miniSD卡（目前已退出市场）。 　　2004年2月，闪迪又和摩托罗拉发布了更小巧的microSD卡（也称为TransFlash或TF卡）。 　　2005年7月，SD卡协会确认了microSD卡规范，传输速度也提升到了约25MB/s。 　　2006年1月，SD 2.0带来了采用FAT32文件系统、最大容量32GB的SDHC（包括miniSDHC、microSDHC）卡。而最初版本的SD卡采用FAT12/FAT16文件系统，最大容量为2GB。 　　2010年5月，SD 3.01带来了采用exFAT文件系统、最大容量提升到2TB的SDXC（包括microSDXC）卡；以及UHS-I高速总线，最大传输速度为104MB/s。 　　2011年6月，SD 4.0带来了UHS-II总线。这种SD卡（包括microSD卡）具有两排触点，可以实现全双工156MB/s、半双工312MB/s的传输速度。 　　2016年2月，SD 5.0带来了视频速度等级规范，包括V30、V60、V90。 　　2016年11月，SD 5.1增加了针对App运行性能的A1标准。在满足10MB/s持续读写的基础上，增加了随机读取1500IOPS、随机写入500IOPS的要求。 　　2017年2月，SD 6.0带来了全双工312MB/s、全双工624MB/s的UHS-III总线以及随机读取4000IOPS、随机写入2000IOPS的A2标准。UHS-III向下兼容UHS-II，但到目前为止都没有看到任何样品。 　　2016年11月，SD 5.1增加了针对App运行性能的A1标准。在满足10MB/s持续读写的基础上，增加了随机读取1500IOPS、随机写入500IOPS的要求。 　　2017年2月，SD 6.0带来了全双工312MB/s、全双工624MB/s的UHS-III总线以及随机读取4000IOPS、随机写入2000IOPS的A2标准。UHS-III向下兼容UHS-II，但到目前为止都没有看到任何样品。 　　2019年初，闪迪推出“UHS-I超频卡”，突破了104MB/s的速度瓶颈。之后，金士顿、雷克沙等厂商也追加了类似规格的产品。 　　2020年5月，SD 8.0引入了PCIe 3.0×2、PCIe 4.0×1和PCIe 4.0×2，将最高速度提升至接近4GB/s（3938MB/s）。 　　2022年5月，SD 9.0增加了快速启动和安全启动特性，为SD卡创造了半嵌入式应用场景。 　　内存卡在近年来的发展主要集中在提高容量和读写速度上。例如，现在市场上已经出现了容量达到1TB的MicroSD卡，读写速度也不断提高，以满足用户对存储容量和速度的需求。 　　同时，一些新型内存卡如CFexpress和SD Express也正在逐渐普及，它们支持更快的数据传输速度和更大的容量。随着手机互联网的发展，云存储也逐渐在吞食存储卡的市场。过去需要通过内存卡扩展手机存储空间，现在则可以通过云服务，把数据存储在云端。 SD NAND的特性与优势 　　以CSNP4GCR01-AMW为例。 　　不用写驱动程序自带坏块管理的NAND Flash（贴片式TF卡）， 　　尺寸小巧，简单易用，兼容性强，稳定可靠，固件可定制，LGA-8封装， 　　标准SDIO接口，兼容SPI/SD接口，兼容各大MCU平台，可替代普通TF卡/SD卡， 　　尺寸6x8mm毫米，机贴手贴都非常方便， 　　内置SLC晶圆擦写寿命10万次，通过1万次随机掉电测试耐高低温， 　　支持工业级温度-40°~+85°， 　　速度级别Class10（读取速度23.5MB/S写入速度12.3MB/S） 　　标准的SD 2.0协议使得用户可以直接移植标准驱动代码，省去了驱动代码编程环节。 　　支持TF卡启动的SOC都可以用SD NAND， 　　提供STM32参考例程及原厂技术支持， 　　主流容量：128MB/512MB/2GB/4GB/8GB， 　　比TF卡稳定，比eMMC便宜。 二代SD NAND五大优点 　　•尺寸小巧 　　•简单易用 　　•兼容性强 　　•稳定可靠 　　•固件可定制 　SD NAND六大主要优势 　　•LGA-8封装,机贴手贴都方便。 　　•尺寸小巧5(6*8mm),助力产品颜值提升。 　　•容量适宜(1Gb/4Gb/32Gb)帮助客户降低成本。 　　•擦写寿命长(内置SLC晶圆,擦写寿命可达5-10万次，专为嵌式而生)。 　　•免驱动(即贴即用)直连SD/SPI接口即可使用，已内置Flash管理程序。 　　•稳定可靠:已通过10k次随机掉电高低温冲击测试。内置FW包含平均读写，坏块管理，垃圾回收等处理机制。 　　SD NAND 与 TF卡的区别：（看图表） 现有产品分类 　　本篇示例代码采用工业级CSNP4GCR01-AMW。容量为512MB。 实际应用场景 　　新一代SD NAND主要应用领域 　　•5G 　　•机器人 　　•智能音箱 　　•智能面板(HMI) 　　•移动支付 　　•智能眼镜(AR) 　　•智能家居 　　•医疗设备 　　•轨道交通 　　•人脸识别 　　•3D打印机 　SD NAND芯片推荐线路连接： 　CSNP4GCR01-AMW的介绍 　　不用写驱动程序自带坏块管理的NAND Flash（贴片式TF卡）， 　　尺寸小巧，简单易用，兼容性强，稳定可靠，固件可定制，LGA-8封装， 　　标准SDIO接口，兼容SPI/SD接口，兼容各大MCU平台，可替代普通TF卡/SD卡， 　　尺寸6x8mm毫米，机贴手贴都非常方便， 　　内置SLC晶圆擦写寿命10万次，通过1万次随机掉电测试耐高低温， 　　支持工业级温度-40°~+85°， 　　速度级别Class10（读取速度23.5MB/S写入速度12.3MB/S） 　　标准的SD 2.0协议使得用户可以直接移植标准驱动代码，省去了驱动代码编程环节。 　　支持TF卡启动的SOC都可以用SD NAND， 　　提供STM32参考例程及原厂技术支持， 　　主流容量：128MB/512MB/2GB/4GB/8GB， 　　比TF卡稳定，比eMMC便宜。 基础使用例程 　　例程环境简介 　　项目环境： 　　使用开发板为正点原子探索者STM32F407ZG; 　　STM32CubeMX; 　　Keil; 　　SD NAND：芯片型号 CSNP4GCR01-AMW；芯片转接板（将芯片引脚引出为TF 卡） 　硬件设备及电路 　　SD NAND原理图： 　　探索者TF 卡槽： 　　STM32线路连接 　　使用SDIO模式， 　　D0接PC8; D1接PC9; D2接PC10; D3接PC11; 　　信号 　　SDIO信号“4线模式” 　　CLK：HOST给DEVICE的时钟信号。 　　VDD：电源信号。 　　VSS：Ground信号。 　　DAT0-DAT3：4条数据线 　　CMD：用于HOST发送命令和DEVICE回复响应。 项目创建流程 　　基础时钟配置： 　　SDIO模式配置： 　　FATFS配置： 　　更改缓存区大小： 　　完成项目其他基础配置。 代码 　　while(1)之前： FATFS fs; /* FatFs 文件系统对象 */ FIL file; /* 文件对象 */ FRESULT f_res; /* 文件操作结果 */ UINT fnum; /* 文件成功读写数量 */ BYTE ReadBuffer = {0}; /* 读缓冲区 */ BYTE WriteBuffer[] = /* 写缓冲区 */ "This is STM32 working with FatFs \r\n STM32的FATFS文件系统测试 \r\n "; // 在外部 SD 卡挂载文件系统，文件系统挂载时会对 SD 卡初始化 // note:必须先要保证SD卡正常拥有FAT文件系统，如果没有会失败。 f_res = f_mount(&fs, "0:", 1); /*----------------------- 文件系统测试：写测试 -----------------------------*/ /* 打开文件，如果文件不存在则创建它 */ f_res = f_open(&file, "0:FatFs STM32cube.txt", FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE); if(f_res == FR_OK) { /* 将指定存储区内容写入到文件内 */ f_res = f_write(&file, WriteBuffer, sizeof(WriteBuffer), &fnum); /* 不再读写，关闭文件 */ f_close(&file); } /*------------------- 文件系统测试：读测试 ------------------------------------*/ f_res = f_open(&file, "0:FatFs STM32cube.txt", FA_OPEN_EXISTING | FA_READ); if(f_res == FR_OK) { f_res = f_read(&file, ReadBuffer, sizeof(ReadBuffer), &fnum); } /* 不再读写，关闭文件 */ f_close(&file); /* 不再使用文件系统，取消挂载文件系统 */ f_mount(NULL, "0:", 1); /* 操作完成，停机 */ 　　MX_SDIO_SD_Init()函数中加入 if (HAL_SD_Init(&hsd) != HAL_OK) { Error_Handler(); } if (HAL_SD_ConfigWideBusOperation(&hsd, SDIO_BUS_WIDE_4B) != HAL_OK) { Error_Handler(); } void MX_SDIO_SD_Init(void) { /* USER CODE BEGIN SDIO_Init 0 */ /* USER CODE END SDIO_Init 0 */ /* USER CODE BEGIN SDIO_Init 1 */ /* USER CODE END SDIO_Init 1 */ hsd.Instance = SDIO; hsd.Init.ClockEdge = SDIO_CLOCK_EDGE_RISING; hsd.Init.ClockBypass = SDIO_CLOCK_BYPASS_DISABLE; hsd.Init.ClockPowerSave = SDIO_CLOCK_POWER_SAVE_DISABLE; hsd.Init.BusWide = SDIO_BUS_WIDE_1B; hsd.Init.HardwareFlowControl = SDIO_HARDWARE_FLOW_CONTROL_ENABLE; hsd.Init.ClockDiv = 34; /* USER CODE BEGIN SDIO_Init 2 */ if (HAL_SD_Init(&hsd) != HAL_OK) { Error_Handler(); } if (HAL_SD_ConfigWideBusOperation(&hsd, SDIO_BUS_WIDE_4B) != HAL_OK) { Error_Handler(); } /* USER CODE END SDIO_Init 2 */ } 例程结果 　　新建了一个 STM32cube.txt 文件 　　写入内容如下图所示。 　　Keil 调试 ：成功读取文件内容，暂存至数组中。内容如下 　　代码解释 对比市场现有产品 　　目前再嵌入式中使用最多的存储情况： 　　EEPROM: 　　只能存放字节类型的数据：芯片为AT24CXX;采用IIC通信，存储内容类型，大小有限。 　　U盘 ： 　　存放文件格式多样；采用USB接口；占用空间大；可以热拔插； 　　关于MCU的存储方面，以前基本上用内置的E2PROM,或者是外置的NOR Flash 就可以了。但随着物联网的兴起，MCU的应用越来越广泛了，逐渐的MCU会涉及到大容量的存储需求，用来存储音频，图片（GUI）、视频缓存、协议栈等等。 　　那传统的E2PROM和NOR Flash就不够用了。这个时候MCU可能就需要用到NAND Flash了。但MCU采用大容量存储芯片NAND Flash，面临着新的挑战。 　　每个产品都有自己的优缺点。再存储器件选取上，都是考虑项目本身的需求，个产品性能综合考虑最优存储产品。

文章目录 FAT32文件系统详细分析 （续FAT文件系统详解） 1. 前言 2. 格式化SD nand/SD卡 3. FAT32文件系统分析 3.1 保留区分析 3.1.1 BPB(BIOS Parameter Block) 及BS区分析 3.1.2 FSInfo 结构扇区分析 3.1.3 引导扇区剩余扇区 3.1.4 备份引导扇区 3.1.5 保留区剩余区域 3.2 分区偏移及大小计算 3.3 FAT区分析： 3.3.1 FAT1 3.3.2 FAT2 3.4 数据区分析： 4. 总结 1. 前言 续上一篇文章 : FATFS文件系统详解:关于如SD卡、SD nand、spi nor flash等众多存储设备 在上一篇文章，我们已经对FAT文件系统有了一个详细的介绍，但由于FAT文件系统由历史发展，存在FAT12/16/32三种系统，在上一篇文章中采用的是FAT16系统作为实例进行的分析，而FAT32系统存在些许差异，且FAT32文件系统在当前应用广泛，因此特补充此篇博文，完善FAT32的示例分析。 2. 格式化SD nand/SD卡 申请到雷龙发展代理的CS创世 贴片 SD Card (SD NAND) 样品，做出测试，分享一下,该公司SD NAND 二代产品介绍可以参考如下地址http://longsto.com/product/list-39.html,有1Gb,4Gb,32Gb,64Gb的容量可选,我这里申请到的是两片32Gb的芯片和测试板. 2.1 格式化SD nand / SD卡，强制采用FAT32格式，分配每个簇大小为2048Byte，同时为了避免其他原有数据干扰，我们此处取消快速格式化。 2.2 使用 WinHex 打开分析 3. FAT32文件系统分析 FAT文件系统布局图如下，和FAT16上有些许差别： 3.1 保留区分析 保留区分为引导扇区、备份引导扇区及其他字段，具体数据段分析如下。 3.1.1 BPB(BIOS Parameter Block) 及BS区分析 BPB及BS参数内容数据如下： EB 58 90 ：BS_JmpBoot，跳转指令 4D 53 44 4F 53 35 2E 30：BS_OEMName，MSDOS 5.0，一个名字，指示创建此卷的操作系统，无其他作用` 00 02：BPB_BytsPerSec，扇区大小 512 字节 04：BPB_SecPerClus，每次操作的最小扇区数，簇 Cluster，4 (与格式化时选择的大小匹配 2048 = 512 * 4) 16 11：BPB_RsvdSecCnt，保留区的扇区数，0x1116=4374 (通过此可计算，FAT区起始地址为 4374 * 512 = 0x22 2C00) 02：BPB_NumFATs，FATs的个数，2（一般此值为2，多一个用来做冗余备份，解决系统异常导致第一个损坏时，增大恢复的可能性，表示FAT区有两个FATs备份） 00 00：BPB_RootEntCnt，0，在FAT12/16系统中，此字段表示根目录中32字节目录条目数量，设置此值时需注意对齐，为了最大的兼容性，FAT16系统上此值应设置为512，FAT32系统上此值应设置为0 65536，所以此字段为0) F8：BPB_Media 媒体类型 00 00：BPB_FATSz16，00，一个FAT占用的扇区数，此字段仅在FAT12/16系统使用；FAT32系统，此字段必须为0，使用BPB_FATSz32字段替代。 3F 00：BPB_SecPerTrk，每个磁道的扇区数，此字段仅与具有几何形状且仅用于 IBM PC 的磁盘 BIOS 的介质相关，不用管。 FF 00：BPB_NumHeads，头数量，此字段仅与具有几何形状且仅用于 IBM PC 的磁盘 BIOS 的介质相关，不用管。 00 00 00 00：BPB_HiddSec，0，FAT 卷之前的隐藏物理扇区数（当磁盘被分区之后，当前分区并不一定是从扇区头开始的） 00 08 0F 00：BPB_TotSec32，0x0F0800 = 985088（整个卷空间大小），32位大小区域描述FAT卷扇区总数。 FAT12/16系统，扇区总数小于0x10000时，此字段必须为0，真实值存放在BPB_FATSz16；FAT32系统，此字段一直有效。（481M = 512 * 985088） 以上是FAT12/16/32公共字段，接下来是FAT32独有字段 75 07 00 00：BPB_FATSz32，1909，一个FAT占用的扇区数，FAT区总大小等于 BPB_FATSz?? * BPB_NumFATs 扇区。（由此可计算FAT区总大小：1909 * 2 = 3818扇区 = 3818 * 512Byte = 0x1D D400 Byte） 00 00: BPB_ExtFlags,扩展标识字段，bit7=0，表示所有FAT都是镜像的和活跃的；bit7=1，表示只有bit3-0表示的FAT是有效的。 00 00：BPB_FSVer：FAT32版本，高字节是主版本号，低字节是次版本号。 02 00 00 00：BPB_RootClus，2， 根目录的第一个簇号，此值通常为2，因为前两个簇一般用于保留。 01 00：BPB_FSInfo，1，FSInfo结构扇区与FAT32卷顶部的偏移扇区值。此值通常为1，因为其通常位于引导扇区旁边。 06 00：BPB_BkBootSec，6， 备份引导扇区与FAT32卷顶部的偏移扇区值。此值通常为6，考虑最大的兼容性，此值不建议为其他值。 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00：BPB_Reserved，0，保留 80：BS_DrvNum，IBM PC 的磁盘 BIOS 使用的驱动器号，00h代表软盘，80h代表固定磁盘 00：BS_Reserved，保留字段，0 29：BS_BootSig，扩展引导签名，表示以下存在三个字段 30 D1 B5 78：BS_VolID，与 BS_VolLab 一起构成卷序列号，一般在格式化的时候结合时间生成 4E 4F 20 4E 41 4D 45 20 20 20 20：(解析为:"NO NAME “)，BS_VolLab，11byte卷标，当卷标不存在时，此值应设置为"NO NAME” 46 41 54 33 32 20 20 20：BS_FilSysType，始终为"FAT32 "，对FAT类型的确定没有任何影响。 33 C9 ... B9 01 00 00：BS_BootCode32，引导启动程序，与平台有关，不使用时填充为0 BS_BootSign：0xAA55，引导签名，指示这是一个有效的引导扇区当扇区大小大于512字节时，剩余的字段应全部使用0x0填充。 3.1.2 FSInfo 结构扇区分析 FSInfo 数据结构为FAT32系统所特有，其目的是记录FAT32系统上剩余的簇数量以及下一个空闲簇数据；以避免扫描整个磁盘搜索导致的时间浪费。 FSInfo数据偏移可从引导扇区内的 BPB_FSInfo 参数获取，此处为 1，因此 FSInfo 数据偏移为1个扇区，对应512Byte，0x200地址处。FSInfo数据结构如下： 内容如下： 3.1.3 引导扇区剩余扇区 FAT32引导扇区总共有三个512Byte的扇区构成。BPB、BS、FSInfo字段已使用了2个扇区，还剩有一个扇区未使用，字段为0，如下图所示，需要注意的是，此扇区在偏移值510处依旧存在尾部签名0xAA55。 引导扇区剩余字段，为非有效字段，采用0x00填充。 3.1.4 备份引导扇区 相比FAT12/16，FAT32系统上存在引导扇区的备份，此块区域偏移参考引导扇区内BPB_BkBootSec字段，当前引导扇区内此参数值为6， 因此在当前文件系统内，备份引导扇区的偏移为 6号扇区，对应偏移地址为 BPB_BkBootSec * BPB_BytsPerSec = 6 * 512Byte = 3072Byte = 0xC00 3.1.5 保留区剩余区域 在FAT32系统中，保留区除了 BPB区域、FSInfo区域以及这两个区域的备份区域外，还有一部分区域，目前我没找到此区域的作用，我理解为此块区域是作为某种引导程序，数据内容如下： 关于此块区域，欢迎大家在评论区讨论！ 此外，还有一处区域的存在也欢迎大家讨论，即FSInfo扇区后面的一个扇区，只有看到尾部签名，其他数据为空，目前也未找到此处有关说明，后续清楚后会在此补充，亦欢迎大家在评论区讨论！ 3.2 分区偏移及大小计算 知道BPB参数内容之后，便可以进行分区偏移及大小计算了！ 各分区偏移地址及大小如下： 关于FAT区，通常存在一个以上的FAT，如此处所格式化的sd卡便存在两个FAT，对应的偏移地址和大小如下： 注意：在FAT32系统中，根目录区不存在，但依旧存在根目录，不过是根目录作为数据区的一部分！ 3.3 FAT区分析： FAT32系统与FAT12/16系统在FAT区数据一个显著差别是：FAT32每条FAT条目占32bit，FAT16占16个bit，FAT12占12bit。关于此部分更详细描述，可参考上一篇：FAT文件系统详解（点击跳转！） 的 4.3 章节！ 3.3.1 FAT1 FAT1偏移地址：0x22 2C00 数据内容如下： 3.3.2 FAT2 FAT2是FAT1的备份，偏移地址：0x31 1600 数据内容与FAT1一致，如下： 3.4 数据区分析： 偏移地址：0x40 0000 由参数BPB_RootClus可知，数据区第一个簇是2号簇。 打开数据区的第一个簇，里面存放的内容便是根目录的内容！这也就是为什么FAT32没有根目录区，但依旧存在根目录的实现方式。数据内容如下： 之后我们看到3号簇的内容： 数据字段如下图所示，由于在上一篇博文中已对长短文件名每个字段进行过细致分析，此处不再做过度分析，仅抽取关键字段进行分析，如下图所示： 之后切换到4号簇和5号簇，可以查看到对应数据： 从6号簇开始便没有在使用，均为空闲簇，对应上 FSInfo 结构内 FSI_Nxt_Free 字段的内容。 4. 总结 相比FAT16系统，FAT32文件系统在保留区有了更多的设计： 1）增加了引导扇区的备份，异常掉电等情况下可恢复性更强； 2）增加了FSInfo结构，对于大容量flash访问将更加高效； 此外FAT32系统取消了根目录区，将根目录移至数据区，根目录与普通目录本来就没有什么区别，确实也不用单独分一个区存放，提高了一致性。 关于数据的存储思想，依旧保持不变：FAT区内的FAT条目通过簇链记录扇区使用情况及文件占用的扇区情况；数据区内目录和文件都作为文件，通过目录这一类特殊文件，描述文件属性以及实际文件内容存放的簇的方式，将整个文件管理起来。 综上，便是FAT32格式文件系统的详细解析，欢迎大家评论区进行积极讨论与反馈！！！

3.2 SPI硬件时序方式 上面的3.1小节是采用SPI模拟时序驱动SD NAND，STM32本身集成有SPI硬件模块，可以直接利用STM32硬件SPI接口读写。 下面贴出底层的适配代码。 上面贴出的驱动代码里，已经将驱动接口部分和协议逻辑部分区分开了，替换底层的SIP读写代码非常方便。 （1）主要替换的代码 /* 函数功能：SPI初始化(模拟SPI) 硬件连接： PB14 PB15 PB13 */ void SPI_Init(void) { /*开启时钟*/ APB1ENR|=1<<14; //开启SPI2时钟 APB2ENR|=1<<3; //PB CRH&=0X000FFFFF; //清除寄存器 CRH|=0XB8B00000; ODR|=0X7<<13; //PB13/14/15上拉--输出高电平 /*SPI2基本配置*/ CR1=0X0; //清空寄存器 CR1|=0<<15; //选择“双线双向”模式 CR1|=0<<11; //使用8位数据帧格式进行发送/接收； CR1|=0<<10; //全双工(发送和接收)； CR1|=1<<9; //启用软件从设备管理 CR1|=1<<8; //NSS CR1|=0<<7; //帧格式，先发送高位 CR1|=0x0<<3;//当总线频率为36MHZ时，SPI速度为18MHZ，高速。 CR1|=1<<2; //配置为主设备 CR1|=1<<1; //空闲状态时， SCK保持高电平。 CR1|=1<<0; //数据采样从第二个时钟边沿开始。 CR1|=1<<6; //开启SPI设备。 } /* 函数功能：SPI读写一个字节 */ u8 SPI_ReadWriteOneByte(u8 data_tx) { u16 cnt=0; SR&1<<1)==0) //等待发送区空--等待发送缓冲为空 { cnt++; =65530)return 0; //超时退出 u16=2个字节 } DR=data_tx; //发送一个byte cnt=0; SR&1<<0)==0) //等待接收完一个byte { cnt++; =65530)return 0; //超时退出 } DR; //返回收到的数据 } 函数功能：SD卡底层接口,通过SPI时序向SD卡读写一个字节 函数参数：data是要写入的数据 返 回 值：读到的数据 */ u8 SDCardReadWriteOneByte(u8 DataTx) { return SPI_ReadWriteOneByte(DataTx); } （2）运行效果 3.3 SDIO方式 如果想提高SD NAND的读写速度，可以采用SDIO协议，STM32本身有SDIO的硬件支持，配置好SDIO的寄存器即可完成SD NAND的操作。 SDIO的数据线都比SPI多，读写速度自然没法比的。 下面贴出STM32F103ZE上面编写的SDIO协议读写SD NAND的驱动代码。 （1）整体工程代码 （2）sdio.c #include "sdio_sdcard.h" #include "string.h" #include "sys.h" #include "usart.h" static u8 CardType=SDIO_STD_CAPACITY_SD_CARD_V1_1; //SD卡类型（默认为1.x卡） static u32 CSD_Tab ,CID_Tab ,RCA=0; //SD卡CSD,CID以及相对地址(RCA)数据 static u8 DeviceMode=SD_DMA_MODE; //工作模式,注意,工作模式必须通过SDIO_SdCardSetDeviceMode,后才算数.这里只是定义一个默认的模式(SD_DMA_MODE) static u8 StopCondition=0; //是否发送停止传输标志位,DMA多块读写的时候用到 volatile SDIO_SD_ERROR_INFO TransferError=SD_OK; //数据传输错误标志,DMA读写时使用 volatile u8 TransferEnd=0; //传输结束标志,DMA读写时使用 SD_CardInfo SDCardInfo; //SD卡信息 //SDIO_SdCardReadDiskSector/SDIO_SdCardWriteDiskSector函数专用buf,当这两个函数的数据缓存区地址不是4字节对齐的时候, //需要用到该数组,确保数据缓存区地址是4字节对齐的. __align(4) u8 SDIO_DATA_BUFFER ; /* SD卡与开发板的SDIO方式接线关系如下: DATA0---PC8 DATA1---PC9 DATA2---PC10 DATA3---PC11 CLK-----PC1 CMD-----PD2 */ /* 函数功能:SDIO方式初始化SD卡 返回值 :错误代码;(0,无错误) */ SDIO_SD_ERROR_INFO SDIO_SdCardInit(void) { u8 clkdiv=0; SDIO_SD_ERROR_INFO errorstatus=SD_OK; //SDIO IO口初始化 APB2ENR|=1<<4; //使能PORTC时钟 APB2ENR|=1<<5; //使能PORTD时钟 AHBENR|=1<<10; //使能SDIO时钟 AHBENR|=1<<1; //使能DMA2时钟 CRH&=0XFFF00000; CRH|=0X000BBBBB; //PC.8~12 复用输出 CRL&=0XFFFFF0FF; CRL|=0X00000B00; //PD2复用输出,PD7 上拉输入 //SDIO外设寄存器设置为默认值 POWER=0x00000000; CLKCR=0x00000000; ARG=0x00000000; CMD=0x00000000; DTIMER=0x00000000; DLEN=0x00000000; DCTRL=0x00000000; ICR=0x00C007FF; MASK=0x00000000; STM32_NVIC_SetPriority(SDIO_IRQn,0,0); //SDIO中断配置 errorstatus=SDIO_SdPowerON(); //SD卡上电 SDIO_SdCardInitializeCards(); //初始化SD卡 SDIO_SdCardGetInfo(&SDCardInfo); //获取卡信息 SDIO_SdCardSelectAddr((u32)(SDCardInfo.RCA<<16));//选中SD卡 SDIO_SdCardEnableWideBusOperation(1); //4位宽度,如果是MMC卡,则不能用4位模式 if((errorstatus==SD_OK)||(SDIO_MULTIMEDIA_CARD==CardType)) { if(SDCardInfo.CardType==SDIO_STD_CAPACITY_SD_CARD_V1_1||SDCardInfo.CardType==SDIO_STD_CAPACITY_SD_CARD_V2_0) { clkdiv=SDIO_TRANSFER_CLK_DIV+6; //V1.1/V2.0卡，设置最高72/12=6Mhz }else clkdiv=SDIO_TRANSFER_CLK_DIV; //SDHC等其他卡，设置最高72/6=12Mhz SDIO_ClockSet(clkdiv); //设置时钟频率,SDIO时钟计算公式:SDIO_CK时钟=SDIOCLK/ ;其中,SDIOCLK固定为48Mhz errorstatus=SDIO_SdCardSetDeviceMode(SD_POLLING_MODE); //设置为查询模式 } return errorstatus; } /* 函数功能: SDIO时钟初始化设置 函数参数: clkdiv:时钟分频系数 CK时钟=SDIOCLK/ ;(SDIOCLK时钟固定为48Mhz) */ void SDIO_ClockSet(u8 clkdiv) { CLKCR; tmpreg&=0XFFFFFF00; tmpreg|=clkdiv; CLKCR=tmpreg; } /* 函数功能: SDIO发送命令函数 函数参数: cmdindex:命令索引,低六位有效 waitrsp:期待的相应.00/10,无响应;01,短响应;11,长响应 arg:参数 */ void SDIO_SendCmd(u8 cmdindex,u8 waitrsp,u32 arg) { u32 tmpreg; ARG=arg; CMD; tmpreg&=0XFFFFF800; //清除index和waitrsp tmpreg|=cmdindex&0X3F; //设置新的index tmpreg|=waitrsp<<6; //设置新的wait rsp tmpreg|=0<<8; //无等待 tmpreg|=1<<10; //命令通道状态机使能 CMD=tmpreg; } /* 函数功能: SDIO发送数据配置函数 函数参数: datatimeout:超时时间设置 datalen:传输数据长度,低25位有效,必须为块大小的整数倍 blksize:块大小.实际大小为:2^blksize字节 dir:数据传输方向:0,控制器到卡;1,卡到控制器; */ void SDIO_SendDataConfig(u32 datatimeout,u32 datalen,u8 blksize,u8 dir) { u32 tmpreg; DTIMER=datatimeout; DLEN=datalen&0X1FFFFFF; //低25位有效 DCTRL; tmpreg&=0xFFFFFF08; //清除之前的设置. tmpreg|=blksize<<4; //设置块大小 tmpreg|=0<<2; //块数据传输 tmpreg|=(dir&0X01)<<1; //方向控制 tmpreg|=1<<0; //数据传输使能,DPSM状态机 DCTRL=tmpreg; } /* 函数功能:卡上电 查询所有SDIO接口上的卡设备,并查询其电压和配置时钟 返回值:错误代码;(0,无错误) */ SDIO_SD_ERROR_INFO SDIO_SdPowerON(void) { u8 i=0; SDIO_SD_ERROR_INFO errorstatus=SD_OK; u32 response=0,count=0,validvoltage=0; u32 SDType=SD_STD_CAPACITY; //配置CLKCR寄存器 CLKCR=0; //清空CLKCR之前的设置 CLKCR|=0<<9; //非省电模式 CLKCR|=0<<10; //关闭旁路,CK根据分频设置输出 CLKCR|=0<<11; //1位数据宽度 CLKCR|=0<<13; //SDIOCLK上升沿产生SDIOCK CLKCR|=0<<14; //关闭硬件流控制 SDIO_ClockSet(SDIO_INIT_CLK_DIV);//设置时钟频率(初始化的时候,不能超过400Khz) POWER=0X03; //上电状态,开启卡时钟 CLKCR|=1<<8; //SDIOCK使能 for(i=0;i<74;i++) { SDIO_SendCmd(SD_CMD_GO_IDLE_STATE,0,0);//发送CMD0进入IDLE STAGE模式命令. errorstatus=SDIO_CmdErrorCheck(); if(errorstatus==SD_OK)break; } if(errorstatus)return errorstatus;//返回错误状态 SDIO_SendCmd(SDIO_SEND_IF_COND,1,SD_CHECK_PATTERN);//发送CMD8,短响应,检查SD卡接口特性. //arg :01,支持电压范围,2.7~3.6V //arg :默认0XAA //返回响应7 errorstatus=SDIO_CmdResp7Error(); //等待R7响应 if(errorstatus==SD_OK) //R7响应正常 { CardType=SDIO_STD_CAPACITY_SD_CARD_V2_0; //SD 2.0卡 SDType=SD_HIGH_CAPACITY; //高容量卡 } SDIO_SendCmd(SD_CMD_APP_CMD,1,0); //发送CMD55,短响应 errorstatus=SDIO_CmdResp1Error(SD_CMD_APP_CMD); //等待R1响应 if(errorstatus==SD_OK)//SD2.0/SD 1.1 { //SD卡,发送ACMD41 SD_APP_OP_COND,参数为:0x80100000 while((!validvoltage)&&(count