基于STM32F103对SD卡的数据读取

一、SD卡简介

1、SD卡引脚图

SD卡一般支持两种读写模式，SPI和SDIO模式，SD卡的引脚排序如下图所示。

SD卡引脚功能描述如下表所示:

2、SD卡物理结构

一张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，见图 362。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。

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，对SD卡进行控制操作并不是像操作控制器GPIO相关寄存器那样一次读写一个寄存器的，它是通过命令来控制，SDIO定义了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。

二、SPI

什么是SPI
SPI 是英语Serial Peripheral interface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。是Motorola(摩托罗拉)首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的。
SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，主要应用在 EEPROM，FLASH，实时时钟，AD转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。
SPI主从模式
SPI分为主、从两种模式，一个SPI通讯系统需要包含一个（且只能是一个）主设备，一个或多个从设备。提供时钟的为主设备（Master），接收时钟的设备为从设备（Slave），SPI接口的读写操作，都是由主设备发起。当存在多个从设备时，通过各自的片选信号进行管理。
SPI是全双工且SPI没有定义速度限制，一般的实现通常能达到甚至超过10 Mbps
SPI信号线
SPI接口一般使用四条信号线通信：
SDI（数据输入），SDO（数据输出），SCK（时钟），CS（片选）
MISO：主设备输入/从设备输出引脚。该引脚在从模式下发送数据，在主模式下接收数据。
MOSI：主设备输出/从设备输入引脚。该引脚在主模式下发送数据，在从模式下接收数据。
SCLK：串行时钟信号，由主设备产生。
CS/SS：从设备片选信号，由主设备控制。它的功能是用来作为“片选引脚”，也就是选择指定的从设备，让主设备可以单独地与特定从设备通讯，避免数据线上的冲突。

三、主要代码

本次实验使用现成的代码，代码为其他文章分享

链接：https://pan.baidu.com/s/1MFVI8M022kbmuOlGbAl6aw 提取码：xhc1

主函数部分

while (1){WritetoSD(WriteBuffer,sizeof(WriteBuffer));        HAL_Delay(500);WriteBuffer[0] = WriteBuffer[0] +0;WriteBuffer[1] = WriteBuffer[1] +1;write_cnt ++;while(write_cnt > 10){   printf(" while \r\n");HAL_Delay(500);}

SD卡写入函数

void WritetoSD(BYTE write_buff[],uint8_t bufSize)
{FATFS fs;FIL file;uint8_t res=0;UINT Bw;  res = SD_init();       //SD卡初始化if(res == 1){printf("SD卡初始化失败! \r\n");      }else{printf("SD卡初始化成功！ \r\n");        }res=f_mount(&fs,"0:",1);        //挂载//  if(test_sd == 0)      //用于测试格式化if(res == FR_NO_FILESYSTEM)      //没有文件系统，格式化{//      test_sd =1;                //用于测试格式化printf("没有文件系统! \r\n");      res = f_mkfs("", 0, 0);      //格式化sd卡if(res == FR_OK){printf("格式化成功! \r\n");     res = f_mount(NULL,"0:",1);      //格式化后先取消挂载res = f_mount(&fs,"0:",1);            //重新挂载  if(res == FR_OK){printf("SD卡已经成功挂载，可以进进行文件写入测试!\r\n");}  }else{printf("格式化失败! \r\n");      }}else if(res == FR_OK){printf("挂载成功! \r\n");       }else{printf("挂载失败! \r\n");}  res = f_open(&file,SD_FileName,FA_OPEN_ALWAYS |FA_WRITE);if((res & FR_DENIED) == FR_DENIED){printf("卡存储已满，写入失败!\r\n");      }f_lseek(&file, f_size(&file));//确保写词写入不会覆盖之前的数据if(res == FR_OK){printf("打开成功/创建文件成功！ \r\n");        res = f_write(&file,write_buff,bufSize,&Bw);       //写数据到SD卡if(res == FR_OK){printf("文件写入成功！ \r\n");            }else{printf("文件写入失败！ \r\n");}     }else{printf("打开文件失败!\r\n");} f_close(&file);                     //关闭文件      f_mount(NULL,"0:",1);      //取消挂载}

四、硬件调试

1、接线图

CS->PB0
SCK->PA5
MISO->PA6
MOSI->PA7
注：使用5V电源，尽量使用杜邦线直接连接

2、实现效果

五、总结

本次实验过程较为艰难，开始一直卡在初始化部分，无法初始化成功，后来经老师提醒改成使用5V供电。改了后依旧经常无法初始化成功，后来采用杜邦线直接连接，不使用面包板，还需要不断调整线的连接才勉强成功。

六、参考

https://blog.csdn.net/m0_58414679/article/details/122036435
https://blog.csdn.net/zhanglifu3601881/article/details/89236537
https://blog.csdn.net/qq_39758638/article/details/103573843
https://blog.csdn.net/flyleaf91/article/details/52325539
https://blog.csdn.net/z_jinye/article/details/23276877
https://blog.csdn.net/as480133937/article/details/105764119