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sdio实验_读取sd卡信息 [2019/12/21 11:01] zhangzheng |
sdio实验_读取sd卡信息 [2022/03/22 10:19] (当前版本) sean |
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+ | ^ 版本 ^ 日期 ^ 作者 ^ 修改内容 ^ | ||
+ | | V1.0 | 2020-07-04 | gingko | 初次建立 | | ||
+ | |||
+ | ===== 实验十三:SDIO实验——读取SD卡信息 ===== | ||
+ | |||
+ | ==== 一、 实验目的与意义 ==== | ||
+ | - 了解STM32 SDIO结构。 | ||
+ | - 了解STM32 SDIO特征。 | ||
+ | - 掌握SDIO的使用方法。 | ||
+ | - 掌握STM32 HAL库中SDIO属性的配置方法。 | ||
+ | - 掌握KEIL MDK集成开发环境使用方法。 | ||
+ | ==== 二、 实验设备及平台 ==== | ||
+ | - iCore4 双核心板[[https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.1-c-s.w4004-22598974120.15.5923532fsFrHiE&id=551864196684|点击购买]]。 | ||
+ | - JLINK(或相同功能)仿真器[[https://item.taobao.com/item.htm?id=554869837940|点击购买]]。 | ||
+ | - Micro USB线缆。 | ||
+ | - Keil MDK 开发平台。 | ||
+ | - STM32CubeMX开发平台。 | ||
+ | - 装有WIN XP(及更高版本)系统的计算机。 | ||
+ | ==== 三、 实验原理 ==== | ||
+ | === 1、SDIO简介 === | ||
+ | |||
+ | * SDIO在SD标准上定义了一种外设接口。目前,SDIO主要有两类应用——可移动和不可移动。可移动设备作为Palm和Windows Mobile的扩展设备,用来增加蓝牙、照相机、GPS和802.11b功能。不可移动设备遵循相同的电气标准,但不要求符合物理标准。某些手机内包含通过SDIO连接CPU的802.11芯片。此举将“珍贵”的I/O管脚资源用于更重要的功能。 | ||
+ | * 蓝牙、照相机、GPS和802.11b设备有专为它们定义的应用规范。这些应用规范与为PCI和USB设备定义的类规范很相像。它们允许任何宿主设备与任意外设“通话”,只要它们都支持应用规范。 | ||
+ | * SDIO和SD卡规范间的一个重要区别是增加了低速标准。SDIO卡只需要SPI和1位SD传输模式。低速卡的目标应用是以最小的硬件开支支持低速I/O能力。低速卡支持类似调制解调器、条码扫描仪和GPS接受器等应用。对“组合”卡(存储器+SDIO)而言,全速和4位操作对卡内存储器和SDIO部分都是强制要求的。 | ||
+ | === 2、SDMMC主要特性 === | ||
+ | * SD/SDIO MMC卡主机接口(SDMMC)提供APB2外设总线与多媒体卡(MMC)、SD存储卡以及SDIO卡之间的接口。多媒体卡协会网站上提供了由MMCA技术委员会发布的多媒体卡系统规范。SD卡协会网站上提供了SD存储卡和SDI/O卡系统规范。 | ||
+ | * SDMMC具有以下特性: | ||
+ | * 完全兼容多媒体卡系统规范版本4.2。卡支持三种不同数据总线模式:1位(默认)4位和8位 | ||
+ | * 完全兼容先前版本的多媒体卡(向前兼容性) | ||
+ | * 完全兼容SD存储卡规范版本2.0 | ||
+ | * 完全兼容SDI/O卡规范版本2.0:卡支持两种不同的数据总线模式:1位(默认)和4位 | ||
+ | * 对于8位模式,数据传输高达48MHz | ||
+ | * 数据和命令输出使能信号,控制外部双向驱动程序 | ||
+ | * DMA(直接存储器访问)传输不需要占用CPU,可以在存储器至存储器实现高速的数据传输。本实验采用DMA2控制器的数据流0,选用通道0进行数据传输。通过LED的颜色来判断传输是否成功。 | ||
+ | === 3、SDMMC的时钟 === | ||
+ | * SDMMC总共有3个时钟,分别是: | ||
+ | * (1)卡时钟(SDMMC_CK):每个时钟周期在命令和数据线上传输1位命令或数据。对于多媒体卡V3.31协议,时钟频率可以在0MHz至20MHz间变化;对于多媒体卡V4.0/4.2协议,时钟频率可以在0MHz至48MHz间变化;对于SD或SDI/O卡,时钟频率可以在0MHz至25MHz间变化。 | ||
+ | * (2)SDMMC适配器时钟(SDMMCCLK):该时钟用于驱动SDMMC适配器,来自PLL48CK,一般为48Mhz,并用于产生SDMMC_CK时钟(当系统时钟为180M的时候,PLL48CK=45Mhz)。 | ||
+ | * (3)APB2总线接口时钟(PCLK2):该时钟用于驱动SDMMC的APB2总线接口,其频率为HCLK/2,一般为108MHz。 | ||
+ | === 4、SDMM框图 === | ||
+ | {{ :icore4:icore4_arm_hal_13_1.png?direct |}} | ||
+ | * SDMMC由两部分组成: | ||
+ | * (1)SDMMC适配器块提供特定于MMC/SD/SDI/O卡的所有功能,如时钟生成单元、命令和数据传输。 | ||
+ | * (2)APB2接口访问SDMMC适配器寄存器,并且生成中断和DMA请求信号。 | ||
+ | * 默认情况下,SDMMC_D0用于数据传输。初始化后,主机可以更改数据总线宽度。如果多媒体卡连接到总线,则SDMMC_D0、SDMMC_D[3:0]或SDMMC_D[7:0]可以用于数据传输。MMCV3.31或更低版本仅支持1位数据,因此只能使用SDMMC_D0。如果SD或SDI/O卡连接到总线,则主机可以将数据传输配置为使用SDMMC_D0或SDMMC_D[3:0]。所有数据线均以推挽模式运行。 | ||
+ | === 5、原理图 === | ||
+ | |||
+ | * STM32F767上带有SDIO控制器,iCore4核心板上将SDIO接到TF卡座上。本实验将Micro SD卡插入卡座上即可。实验原理图如下: | ||
+ | {{ :icore4:icore4_arm_hal_13_2.png?direct |}} | ||
+ | ==== 四、 实验程序 ==== | ||
+ | |||
+ | === 1、主函数 === | ||
+ | <code c> | ||
+ | int main(void) | ||
+ | { | ||
+ | /* MCU 配置*/ | ||
+ | /* 重置所有外围设备,初始化Flash接口和Systick */ | ||
+ | HAL_Init(); | ||
+ | /* 配置系统时钟 */ | ||
+ | SystemClock_Config(); | ||
+ | /* 初始化所有已配置的外围设备 */ | ||
+ | MX_GPIO_Init(); | ||
+ | MX_DMA_Init(); | ||
+ | MX_SDMMC1_SD_Init(); | ||
+ | MX_USART6_UART_Init(); | ||
+ | |||
+ | usart6.initialize(115200); //串口波特设置 | ||
+ | usart6.printf("\x0c"); //清屏 | ||
+ | usart6.printf("\033[1;32;40m"); //设置终端字体为绿色 | ||
+ | usart6.printf("\r\nHello, I am iCore4!\r\n\r\n"); //串口信息输出 | ||
+ | //配置SD接口位宽为4bit用于数据传输 | ||
+ | if(HAL_SD_ConfigWideBusOperation(&hsd1, SDMMC_BUS_WIDE_4B) != HAL_OK){ | ||
+ | usart6.printf("SD Card Error!\r\n"); | ||
+ | while(1){ | ||
+ | LED_RED_ON; | ||
+ | HAL_Delay(500); | ||
+ | LED_RED_OFF; | ||
+ | HAL_Delay(500); | ||
+ | } | ||
+ | }else{ | ||
+ | usart6.printf("SD Card OK!\r\n"); | ||
+ | } | ||
+ | |||
+ | switch(hsd1.SdCard.CardType){ | ||
+ | case CARD_SDSC: | ||
+ | usart6.printf("SD CardType\t\t: CARD_SDSC\r\n"); | ||
+ | break; | ||
+ | case CARD_SDHC_SDXC: | ||
+ | usart6.printf("SD CardType\t\t: CARD_SDHC_SDXC\r\n"); | ||
+ | break; | ||
+ | case CARD_SECURED: | ||
+ | usart6.printf("SD CardType\t\t: CARD_SECURED\r\n"); | ||
+ | break; | ||
+ | } | ||
+ | switch(hsd1.SdCard.CardVersion){ | ||
+ | case CARD_V1_X: | ||
+ | usart6.printf("SD CardVersion\t: CARD_V1_X\r\n"); | ||
+ | break; | ||
+ | case CARD_V2_X: | ||
+ | usart6.printf("SD SD CardVersion\t: CARD_V2_X\r\n"); | ||
+ | break; | ||
+ | |||
+ | } | ||
+ | usart6.printf("SD CardCapacity\t\t: %dMB\r\n",(unsigned int)(hsd1.SdCard.BlockNbr * hsd1.SdCard.BlockSize) >> 20); | ||
+ | usart6.printf("SD BlockSize\t\t: %dByte\r\n",hsd1.SdCard.BlockSize); | ||
+ | usart6.printf("SD RelCardAdd\t\t: %d\r\n",hsd1.SdCard.RelCardAdd); | ||
+ | /* USER CODE END 2 */ | ||
+ | |||
+ | /* Infinite loop */ | ||
+ | /* USER CODE BEGIN WHILE */ | ||
+ | while (1) | ||
+ | { | ||
+ | /* USER CODE END WHILE */ | ||
+ | |||
+ | /* USER CODE BEGIN 3 */ | ||
+ | LED_GREEN_ON; | ||
+ | HAL_Delay(500); | ||
+ | LED_GREEN_OFF; | ||
+ | HAL_Delay(500); | ||
+ | } | ||
+ | /* USER CODE END 3 */ | ||
+ | |||
+ | } | ||
+ | |||
+ | |||
+ | </code> | ||
+ | === 2、SD卡初始化 === | ||
+ | <code c> | ||
+ | void MX_SDMMC1_SD_Init(void) | ||
+ | { | ||
+ | hsd1.Instance = SDMMC1; | ||
+ | hsd1.Init.ClockEdge = SDMMC_CLOCK_EDGE_RISING; //上升沿 | ||
+ | hsd1.Init.ClockBypass = SDMMC_CLOCK_BYPASS_DISABLE; | ||
+ | //使用 bypass 模式,直接用 HCLK 进行分频得到 SDMMC_CK | ||
+ | hsd1.Init.ClockPowerSave = SDMMC_CLOCK_POWER_SAVE_DISABLE; | ||
+ | //空闲时不关闭时钟电源 | ||
+ | hsd1.Init.BusWide = SDMMC_BUS_WIDE_1B; //1位数据线 | ||
+ | hsd1.Init.HardwareFlowControl = SDMMC_HARDWARE_FLOW_CONTROL_DISABLE; | ||
+ | //关闭硬件流控 | ||
+ | hsd1.Init.ClockDiv = 5; //SD传输时钟频率 | ||
+ | if (HAL_SD_Init(&hsd1) != HAL_OK) //初始化SD卡 | ||
+ | { | ||
+ | _Error_Handler(__FILE__, __LINE__); | ||
+ | } | ||
+ | HAL_SD_ConfigWideBusOperation(&hsd1, SDMMC_BUS_WIDE_4B); //使能宽总线模式 | ||
+ | } | ||
+ | |||
+ | </code> | ||
+ | * 对于该函数,主要调用函数HAL_SD_Init进行SD卡初始化流程并获取卡信息,HAL_SD_Init函数内部先通过调用HAL库静态函数SD_Initialize_Cards来发送CMD2和CMD3,获得CID寄存器内容和SD卡的相对地址(RCA),并通过CMD9,获取CSD寄存器内容,完成SD卡的初始化流程。然后调用HAL_SD_Get_CardInfo函数来获取卡信息保存在入口参数SDCardInfo中。 | ||
+ | === 3、HAL_SD_MspInit函数 === | ||
+ | |||
+ | * HAL_SD_MspInit函数,该函数主要由三个作用:第一是使能相应时钟,第二是初始化 SDMMC 相关 IO 口模式和映射,第三是在DMA模式下初始化 DMA 配置以及设置 NVIC。 | ||
+ | <code c> | ||
+ | void HAL_SD_MspInit(SD_HandleTypeDef* sdHandle) | ||
+ | { | ||
+ | GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; | ||
+ | if(sdHandle->Instance==SDMMC1) | ||
+ | { | ||
+ | /* SDMMC1时钟使能 */ | ||
+ | __HAL_RCC_SDMMC1_CLK_ENABLE(); | ||
+ | /**SDMMC1 GPIO配置 | ||
+ | PC8 ------> SDMMC1_D0 | ||
+ | PC9 ------> SDMMC1_D1 | ||
+ | PC10 ------> SDMMC1_D2 | ||
+ | PC11 ------> SDMMC1_D3 | ||
+ | PC12 ------> SDMMC1_CK | ||
+ | PD2 ------> SDMMC1_CMD | ||
+ | GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10|GPIO_PIN_11 | ||
+ | |GPIO_PIN_12; | ||
+ | GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; | ||
+ | GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; | ||
+ | GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH; | ||
+ | GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF12_SDMMC1; | ||
+ | HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct); | ||
+ | GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_2; | ||
+ | GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; | ||
+ | GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; | ||
+ | GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH; | ||
+ | GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF12_SDMMC1; | ||
+ | HAL_GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStruct); | ||
+ | /* SDMMC1 DMA 初始化 */ | ||
+ | /* SDMMC1 初始化 */ | ||
+ | hdma_sdmmc1.Instance = DMA2_Stream3; | ||
+ | hdma_sdmmc1.Init.Channel = DMA_CHANNEL_4; //DMA通道 | ||
+ | hdma_sdmmc1.Init.Direction =DMA_PERIPH_TO_MEMORY; //从外围设备传输到内存 | ||
+ | hdma_sdmmc1.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE; //不增加外设地址寄存器 | ||
+ | hdma_sdmmc1.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE; //增加内存地址寄存器 | ||
+ | hdma_sdmmc1.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_WORD; | ||
+ | //外围数据对齐:Word | ||
+ | hdma_sdmmc1.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_WORD; | ||
+ | //内存数据对齐:Word | ||
+ | hdma_sdmmc1.Init.Mode = DMA_PFCTRL; //外围流量控制方式 | ||
+ | hdma_sdmmc1.Init.Priority = DMA_PRIORITY_LOW; //优先等级:低 | ||
+ | hdma_sdmmc1.Init.FIFOMode = DMA_FIFOMODE_ENABLE; //FIFO模式使能 | ||
+ | hdma_sdmmc1.Init.FIFOThreshold = DMA_FIFO_THRESHOLD_FULL; | ||
+ | //FIFO阈值完整配置 | ||
+ | hdma_sdmmc1.Init.MemBurst = DMA_MBURST_INC4; | ||
+ | hdma_sdmmc1.Init.PeriphBurst = DMA_PBURST_INC4; | ||
+ | if (HAL_DMA_Init(&hdma_sdmmc1) != HAL_OK) | ||
+ | { | ||
+ | _Error_Handler(__FILE__, __LINE__); | ||
+ | } | ||
+ | __HAL_LINKDMA(sdHandle,hdmarx,hdma_sdmmc1); | ||
+ | __HAL_LINKDMA(sdHandle,hdmatx,hdma_sdmmc1); | ||
+ | /* SDMMC1中断初始化*/ | ||
+ | HAL_NVIC_SetPriority(SDMMC1_IRQn, 1, 0);//中断优先级 | ||
+ | HAL_NVIC_EnableIRQ(SDMMC1_IRQn); //使能中断 | ||
+ | } | ||
+ | } | ||
+ | </code> | ||
+ | === 4、SD卡信息结构体定义 === | ||
+ | <code c> | ||
+ | typedef struct | ||
+ | { | ||
+ | uint32_t CardType; // 类型 | ||
+ | uint32_t CardVersion; // 版本 | ||
+ | uint32_t Class; // 卡的类 | ||
+ | uint32_t RelCardAdd; // 相对卡地址 | ||
+ | uint32_t BlockNbr; //以块为单位指定卡容量 | ||
+ | uint32_t BlockSize; //块大小(以字节为单位) | ||
+ | uint32_t LogBlockNbr; //以块为单位指定卡逻辑容量 | ||
+ | uint32_t LogBlockSize; //指定逻辑块大小(以字节为单位) | ||
+ | }HAL_SD_CardInfoTypeDef; | ||
+ | </code> | ||
+ | * 主函数中就是使用此结构体来获取SD卡的信息,并将其打印在串口终端上。 | ||
+ | ==== 五、 实验步骤 ==== | ||
+ | - 把仿真器与iCore4的SWD调试口相连(直接相连或者通过转接器相连); | ||
+ | - 把iCore4通过Micro USB线与计算机相连,为iCore4供电; | ||
+ | - 打开PuTTY串口终端; | ||
+ | - 打开Keil MDK 开发环境,并打开本实验工程; | ||
+ | - 烧写程序到iCore4上; | ||
+ | - 也可以进入Debug 模式,单步运行或设置断点验证程序逻辑。 | ||
+ | ==== 六、 实验现象 ==== | ||
+ | * 在终端显示屏上可以看到Micro SD卡的信息,如下图: | ||
+ | {{ :icore4:icore4_arm_hal_13_3.png?direct |}} |