利用STM32F103完成对SD卡的数据读取详细操作

本文主要利用STM32F103完成对SD卡的数据读取,下面介绍实验的详细操作

要求:掌握SD卡协议原理,用STM32F103完成对SD卡的数据读取(fat文件模式)。

一、SD卡协议原理

1、SD卡简述

很多单片机系统都需要大容量存储设备,以存储数据。目前常用的有 U 盘,FLASH 芯片,SD 卡等。他们各有优点,综合比较,最适合单片机系统的莫过于 SD 卡了,它不仅容量可以做到很大(32GB 以上),支持 SPI/SDIO 驱动,而且有多种体积的尺寸可供选择(标准的 SD 卡尺寸,以及 TF 卡尺寸等),能满足不同应用的要求。
只需要少数几个 IO 口即可外扩一个高达 32GB 以上的外部存储器,容量从几十 M 到几十G 选择尺度很大,更换也很方便,编程也简单,是单片机大容量外部存储器的首选。

2、SD卡物理结构

一般SD卡包括有存储单元、存储单元接口、电源检测、卡及接口控制器和接口驱动器 5个部分。
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
存储单元是存储数据部件,存储单元通过存储单元接口与卡控制单元进行数据传输;
电源检测单元保证SD卡工作在合适的电压下,如出现掉电或上状态时,它会使控制单元和存储单元接口复位;
卡及接口控制单元控制SD卡的运行状态,它包括有8个寄存器; 接口驱动器控制SD卡引脚的输入输出。

3、SD卡寄存器SD卡总共有8个寄存器,用于设定或表示SD卡信息。

这些寄存器只能通过对应的命令访问,SDIO定义64个命令,每个命令都有特殊意义,可以实现某一特定功能,SD卡接收到命令后,根据命令要求对SD卡内部寄存器进行修改,程序控制中只需要发送组合命令就可以实现SD卡的控制以及读写操作。
在这里插入图片描述

4、SD卡操作模式

SD卡一般都支持 SDIO 和 SPI 这两种接口。
其中SD卡模式的信号线有:CLK、CMD、DAT0-DAT3,6根线。
SPI模式的信号线有:CS、CLK、MISO(DATAOUT)、MOSI(DATAIN),4根线。
SD卡的命令格式:命令CMD0就是0,CMD16就是16,以此类推。
SD卡的命令总共有12类,下表为几个比较重要的命令:
在这里插入图片描述

5、SD卡初始化(SPI模式)

SPI操作模式下:在SD卡收到复位命令时,CS为有效电平(低电平),则SPI模式被启用,在发送CMD之前要先发送74个时钟,64个为内部供电上升时间,10个用于SD卡同步;之后才能开始CMD操作,在初始化时CLK时钟不能超过400KHz。

1、初始化与SD卡连接的硬件条件(MCU的SPI配置,IO口配置);

2、上电延时(>74个CLK);

3、复位卡(CMD0),进入IDLE状态;

4、发送CMD8,检查是否支持2.0协议;

5、根据不同协议检查SD卡(命令包括:CMD55、CMD41、CMD58和CMD1等);

6、取消片选,发多8个CLK,结束初始化

这样我们就完成了对SD卡的初始化,注意末尾发送的8个CLK是提供SD卡额外的时钟,完成某些操作。通过SD卡初始化,我们可以知道SD卡的类型(V1、V2、V2HC或者MMC),在完成了初始化之后,就可以开始读写数据了。

6、SD卡读取与写入(SPI模式)

1、发送CMD17;
2、接收卡响应R1;
3、接收数据起始令牌0XFE;
4、接收数据;
5、接收2个字节的CRC,如果不使用CRC,这两个字节在读取后可以丢掉。
6、禁止片选之后,发多8个CLK;

以上就是一个典型的读取SD卡数据过程,SD卡的写于读数据差不多,写数据通过CMD24来实现,具体过程如下:

1、发送CMD24;
2、接收卡响应R1;
3、发送写数据起始令牌0XFE;
4、发送数据;
5、发送2字节的伪CRC;
6、禁止片选之后,发多8个CLK;

以上就是一个典型的写SD卡过程

二、实验操作

1、硬件准备

SD卡模块及SD卡
在这里插入图片描述

2、连线

在这里插入图片描述

3、HAL库配置

因为STM32要连接SD卡模块,所以我们要进行相应配置。在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

4、代码分析

完整工程代码如下(hal库版本)
链接:https://pan.baidu.com/s/1brMbq0lioa7OfQFXt9oO9Q
提取码:1234
针对main主函数进行分析在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

5、实验结果分析

串口调试结果
在这里插入图片描述
生成的txt文件
在这里插入图片描述

三、总结

总的来说这是一次比较简单但又考验耐心的实验,SD卡的写入我试了三四十次才成功,虽然还是有乱码出现,但是总算是写入成功了。
参考博客
https://blog.csdn.net/qq_46467126/article/details/122033766

版权声明:本文为CSDN博主「FDFOEVER」的原创文章,遵循CC 4.0 BY-SA版权协议,转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接:https://blog.csdn.net/FDFOEVER/article/details/122105604

本文主要利用STM32F103完成对SD卡的数据读取,下面介绍实验的详细操作

要求:掌握SD卡协议原理,用STM32F103完成对SD卡的数据读取(fat文件模式)。

一、SD卡协议原理

1、SD卡简述

很多单片机系统都需要大容量存储设备,以存储数据。目前常用的有 U 盘,FLASH 芯片,SD 卡等。他们各有优点,综合比较,最适合单片机系统的莫过于 SD 卡了,它不仅容量可以做到很大(32GB 以上),支持 SPI/SDIO 驱动,而且有多种体积的尺寸可供选择(标准的 SD 卡尺寸,以及 TF 卡尺寸等),能满足不同应用的要求。
只需要少数几个 IO 口即可外扩一个高达 32GB 以上的外部存储器,容量从几十 M 到几十G 选择尺度很大,更换也很方便,编程也简单,是单片机大容量外部存储器的首选。

2、SD卡物理结构

一般SD卡包括有存储单元、存储单元接口、电源检测、卡及接口控制器和接口驱动器 5个部分。
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
存储单元是存储数据部件,存储单元通过存储单元接口与卡控制单元进行数据传输;
电源检测单元保证SD卡工作在合适的电压下,如出现掉电或上状态时,它会使控制单元和存储单元接口复位;
卡及接口控制单元控制SD卡的运行状态,它包括有8个寄存器; 接口驱动器控制SD卡引脚的输入输出。

3、SD卡寄存器SD卡总共有8个寄存器,用于设定或表示SD卡信息。

这些寄存器只能通过对应的命令访问,SDIO定义64个命令,每个命令都有特殊意义,可以实现某一特定功能,SD卡接收到命令后,根据命令要求对SD卡内部寄存器进行修改,程序控制中只需要发送组合命令就可以实现SD卡的控制以及读写操作。
在这里插入图片描述

4、SD卡操作模式

SD卡一般都支持 SDIO 和 SPI 这两种接口。
其中SD卡模式的信号线有:CLK、CMD、DAT0-DAT3,6根线。
SPI模式的信号线有:CS、CLK、MISO(DATAOUT)、MOSI(DATAIN),4根线。
SD卡的命令格式:命令CMD0就是0,CMD16就是16,以此类推。
SD卡的命令总共有12类,下表为几个比较重要的命令:
在这里插入图片描述

5、SD卡初始化(SPI模式)

SPI操作模式下:在SD卡收到复位命令时,CS为有效电平(低电平),则SPI模式被启用,在发送CMD之前要先发送74个时钟,64个为内部供电上升时间,10个用于SD卡同步;之后才能开始CMD操作,在初始化时CLK时钟不能超过400KHz。

1、初始化与SD卡连接的硬件条件(MCU的SPI配置,IO口配置);

2、上电延时(>74个CLK);

3、复位卡(CMD0),进入IDLE状态;

4、发送CMD8,检查是否支持2.0协议;

5、根据不同协议检查SD卡(命令包括:CMD55、CMD41、CMD58和CMD1等);

6、取消片选,发多8个CLK,结束初始化

这样我们就完成了对SD卡的初始化,注意末尾发送的8个CLK是提供SD卡额外的时钟,完成某些操作。通过SD卡初始化,我们可以知道SD卡的类型(V1、V2、V2HC或者MMC),在完成了初始化之后,就可以开始读写数据了。

6、SD卡读取与写入(SPI模式)

1、发送CMD17;
2、接收卡响应R1;
3、接收数据起始令牌0XFE;
4、接收数据;
5、接收2个字节的CRC,如果不使用CRC,这两个字节在读取后可以丢掉。
6、禁止片选之后,发多8个CLK;

以上就是一个典型的读取SD卡数据过程,SD卡的写于读数据差不多,写数据通过CMD24来实现,具体过程如下:

1、发送CMD24;
2、接收卡响应R1;
3、发送写数据起始令牌0XFE;
4、发送数据;
5、发送2字节的伪CRC;
6、禁止片选之后,发多8个CLK;

以上就是一个典型的写SD卡过程

二、实验操作

1、硬件准备

SD卡模块及SD卡
在这里插入图片描述

2、连线

在这里插入图片描述

3、HAL库配置

因为STM32要连接SD卡模块,所以我们要进行相应配置。在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

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4、代码分析

完整工程代码如下(hal库版本)
链接:https://pan.baidu.com/s/1brMbq0lioa7OfQFXt9oO9Q
提取码:1234
针对main主函数进行分析在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

5、实验结果分析

串口调试结果
在这里插入图片描述
生成的txt文件
在这里插入图片描述

三、总结

总的来说这是一次比较简单但又考验耐心的实验,SD卡的写入我试了三四十次才成功,虽然还是有乱码出现,但是总算是写入成功了。
参考博客
https://blog.csdn.net/qq_46467126/article/details/122033766

版权声明:本文为CSDN博主「FDFOEVER」的原创文章,遵循CC 4.0 BY-SA版权协议,转载请附上原文出处链接及本声明。
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