9.2CubeMx配置SD卡FATFS系统_stm32H7系列 SD卡 FR_NO_FILESYSTEM 找不到FatFs系统的问题

重要说明：首先SD可以开启DMA读取或者单纯的SD的中断，但是其中优先级一定要为SD > SD DMA Rx/Tx > USB，不然当SD卡在读写的时候被其他中断打断，会直接导致U盘掉盘，中途卡顿

问题现象：

通过CubeMx配置SDMMC、Fatfs、使能内置DMA；此时配置生成工程可以正常挂载SD卡、访问文件；
接着添加FMC，此时需要开启MPU内存保护单元、开启Cache；生成工程，此时【retSD = f_mount(&SDFatFS,SDPath,1);//挂载盘符A】会出现f_mount挂载SD卡返回没有文件系统FR_NO_FILESYSTEM，但是SD卡是有文件系统的，即使接着格式化SD卡你会出现问题（retSD = f_mkfs(SDPath,0,0,work,sizeof(work));），会返回无效参数FR_INVALID_PARAMETER。

FR_NO_FILESYSTEM, /* (13) There is no valid FAT volume /
FR_INVALID_PARAMETER / (19) Given parameter is invalid */

问题原因及解决方案：

stm32h7系列的sd卡内置了dma部分,所以需要考虑字节对齐的问题。
当我们在使用stm32cubemx生成代码时,没有字节对齐的选项；这时,就需要手动打开两个宏定义ENABLE_SD_DMA_CACHE_MAINTENANCE 、ENABLE_SCRATCH_BUFFER
文件：sd_diskio.c

/*
 * when using cacheable memory region, it may be needed to maintain the cache
 * validity. Enable the define below to activate a cache maintenance at each
 * read and write operation.
 * Notice: This is applicable only for cortex M7 based platform.
 */
/* USER CODE BEGIN enableSDDmaCacheMaintenance */
#define ENABLE_SD_DMA_CACHE_MAINTENANCE  1
/* USER CODE END enableSDDmaCacheMaintenance */

/*
* Some DMA requires 4-Byte aligned address buffer to correctly read/write data,
* in FatFs some accesses aren't thus we need a 4-byte aligned scratch buffer to correctly
* transfer data
*/
/* USER CODE BEGIN enableScratchBuffer */
#define ENABLE_SCRATCH_BUFFER
/* USER CODE END enableScratchBuffer */
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机器翻译：
ENABLE_SD_DMA_CACHE_MAINTENANCE ：当使用可缓存内存区域时，可能需要维护缓存有效性。启用下面的定义来激活每个缓存的维护读写操作。注意:这只适用于基于cortex M7的平台。
ENABLE_SCRATCH_BUFFER：一些DMA需要4字节对齐的地址缓冲区来正确读写数据。在fatf中，一些访问不是这样，因此我们需要一个4字节对齐的刮擦缓冲区来正确传输数据
此时就可以解决了
参考：https://blog.csdn.net/kavieen/article/details/124025353

CubeMx SD卡工程配置:

#原理图

/**SDMMC1 GPIO Configuration
PC8 ------> SDMMC1_D0
PC9 ------> SDMMC1_D1
PC10 ------> SDMMC1_D2
PC11 ------> SDMMC1_D3
PC12 ------> SDMMC1_CK
PD2 ------> SDMMC1_CMD
+Vmcu = +3.3V
注：CD引脚用于检测SD卡插拔，按需添加

CubeMx配置

选择外部晶振25MHz

SDMMC时钟110MHz


可以看到SDMMC需要小于25MHz
SDMMC_CK frequency = sdmmc_ker_ck / [2 * CLKDIV].
sdmmc_ker_ck = 110MHz
所以CLKDIV 最大等于3
SDMMC_CK frequency = 110MHz / (2*3) = 18.333MHz

配置SDMMC引脚所有都上拉




注：如果带RTOS，则必须使能FS_REENTRANT (Re-Entrancy)
CODE_PANGE：也可以选Chinese（需要占用较大RAM）的。直接用英文的防止了cubeide报出RAM用完的错误
FS_EXFAT：如果sd卡的格式不是fat32，而是exfat的话，这里一定要enable，不然会挂载失败，爆出FR_NOFILESYSTEM的错误
FS_REENTRANT (Re-Entrancy) FS_REENTRANT (Re-Entrancy) Parameter Description:FS_REENTRANT选项切换FatFs模块的可重入性(线程安全)。—0:禁止重入。SYNC_t和FS_TIMEOUT不起作用。依赖:当freeertos被禁用时强制禁用。

使能DMA

注意H7内置DMA，如果是其他型号，还需配置相对应的DMA
比如F4的还需配置四这里的DMA

添加个串口

生成工程

工程源码编写：

主要提示：cortex M7系列开启MPU和Cache后务必需要此操作：

sd_diskio.c
开启宏ENABLE_SD_DMA_CACHE_MAINTENANCE、ENABLE_SCRATCH_BUFFER

/*
 * when using cacheable memory region, it may be needed to maintain the cache
 * validity. Enable the define below to activate a cache maintenance at each
 * read and write operation.
 * Notice: This is applicable only for cortex M7 based platform.
 */
/* USER CODE BEGIN enableSDDmaCacheMaintenance */
#define ENABLE_SD_DMA_CACHE_MAINTENANCE  1
/* USER CODE END enableSDDmaCacheMaintenance */

/*
* Some DMA requires 4-Byte aligned address buffer to correctly read/write data,
* in FatFs some accesses aren't thus we need a 4-byte aligned scratch buffer to correctly
* transfer data
*/
/* USER CODE BEGIN enableScratchBuffer */
#define ENABLE_SCRATCH_BUFFER
/* USER CODE END enableScratchBuffer */
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代码编写：

添加已经写好的文件disk_driver.c、disk_driver.h
disk_driver文件用于挂载SD卡文件系统、格式化、读写文件示例函数
disk_driver.c

/**********************************************************************
*file:磁盘文件
*author:残梦
*versions:V1.0
*date:2023.10.10
*note:
**********************************************************************/
#include "disk_driver.h"
#include "sdmmc.h"

static int32_t Disk_Mount_SD(void);
static int Disk_File_Read_SystemParameter(void);

static status_EnumDef disk_state[eDisk_Num] = {eStatus_Invalid};//磁盘状态

/****************************************
@function:磁盘挂载
@param:void
@return:-1--失败,0--正常
@note:
****************************************/
int32_t Disk_Mount(void)
{
  if(Disk_Mount_SD() < 0)
  {
    disk_state[eDisk_SD] = eStatus_Invalid;
    return -1;
  }else{disk_state[eDisk_SD] = eStatus_Valid;}

  //Disk_File_Read_SystemParameter();
  return 0;
}

/****************************************
@function:挂载磁盘-SD卡
@param:void
@return:-1--失败,0--正常
@note:
****************************************/
static int32_t Disk_Mount_SD(void)
{
  BYTE work[_MAX_SS];
  HAL_SD_CardInfoTypeDef SdCard;

  retSD = f_mount(&SDFatFS,SDPath,1);//挂载盘符A
  if(retSD == FR_NO_FILESYSTEM)//没有文件系统就格式化创建创建文件系统
  {
      retSD = f_mkfs(SDPath,0,0,work,sizeof(work));
      if(retSD == FR_OK)
      {
          retSD = f_mount(NULL,SDPath,1);//格式化后，先取消挂载
          retSD = f_mount(&SDFatFS,SDPath,1);//挂载
      }
      else//格式化失败
      {
        printf("Description Failed to format the SD card...%d\n",retSD);
        goto SD_FAIL;
      }
  }
  else if(retSD != FR_OK)//挂载失败
  {
    printf("Mount failure=%d\n",retSD);
    goto SD_FAIL;
  }

  retSD = f_mount(&SDFatFS,SDPath,1);
  if(retSD != FR_OK){printf("f_mount():retSD=%d\n",retSD);goto SD_FAIL;}

  if(HAL_SD_GetCardInfo(&hsd1,&SdCard) != HAL_OK){printf("HAL_SD_GetCardInfo()\n");goto SD_FAIL;}
  printf("SD卡容量:%.2fGB\n",(float)((uint64_t)SdCard.BlockNbr * (uint64_t)SdCard.BlockSize / 1024.0f / 1024.0f / 1024.0f));

  return 0;
  SD_FAIL:
  {
    printf("Error[Disk_Mount_SD()]:The disk fails to be mounted...\n");
    return -1;
  }
}

/****************************************
@function:获取磁盘状态
@param:void
@return:见status_EnumDef
@note:
****************************************/
status_EnumDef Disk_Status_Get(Disk_List_EnumDef disk)
{
    return disk_state[disk];
}

/****************************************
@function:读取板参数文件
@param:
@return:-1--读取失败，0--成功
@note:
****************************************/
static int Disk_File_Read_SystemParameter(void)
{
    FRESULT res_sd;
    UINT fnum;
    char string[200];
    int32_t ByteNum = 0,value = 0;
    uint32_t line = 0;

    if(!Disk_Status_Get(eDisk_SD))return -1;
    memset(string,0,sizeof(string));
    sprintf(string,"%sSystemParameter.txt",SDPath);
    res_sd = f_open(&SDFile, string, FA_OPEN_EXISTING | FA_READ);
    if(res_sd == FR_NO_FILE)//文件不存在
    {
        printf("file does not exist:%s\n",string);

        //创建默认文件
        res_sd = f_open(&SDFile, string,FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE );
        if(res_sd != FR_OK)
        {
            printf("[%d]:Failed to create the file!%s\n",res_sd,string);
            return -1;
        }

        memset(string,0,sizeof(string));
        sprintf(string,"%s\n",bsp_BoardVersion);
        ByteNum = strlen(string);
        res_sd=f_write(&SDFile,string,ByteNum,&fnum);
        if(&SDFile != NULL){res_sd = f_close(&SDFile);}
    }
    else if(res_sd != FR_OK)
    {
        printf("[%d]:File opening failure!%s\n",res_sd,string);
        return -1;
    }

    line = 0;
    while(!(f_eof(&SDFile)))
    {
        memset(string,0,sizeof(string));f_gets(string,sizeof(string),&SDFile);if(strlen(string) == 0){break;}
        switch(line++)
        {
            case 0:
            {
                //sscanf(string,"RemoteControlID[%d]:{set range:0xFA-0xFD}\n",&value);
                printf("%s\n",string);
            }break;
            default:break;
        }
    }
    if(&SDFile != NULL){res_sd = f_close(&SDFile);}
    return 0;
}

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disk_driver.h

#ifndef _disk_driver_H_
#define _disk_driver_H_
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
#include "main.h"
#include "fatfs.h"

typedef enum
{
  eDisk_SD = 0,
  eDisk_Num
}Disk_List_EnumDef;//磁盘资源列表

int32_t Disk_Mount(void);
status_EnumDef Disk_Status_Get(Disk_List_EnumDef disk);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

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补充：

typedef enum
{
    eStatus_Invalid = 0,
    eStatus_Valid = 1
}status_EnumDef;
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主函数main.c添加头文件并调用挂载SD卡系统函数

if(Disk_Mount() < 0){Error_Handler();}
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补充：

disk_driver文件更新：添加读写测试文件
disk_driver.h

#ifndef _disk_driver_H_
#define _disk_driver_H_
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
#include "main.h"
#include "fatfs.h"

typedef enum
{
  eDisk_SD = 0,
  eDisk_Num
}Disk_List_EnumDef;//磁盘资源列表

int32_t Disk_Mount(void);
State_EnumDef Disk_Status_Get(Disk_List_EnumDef disk);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif


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disk_driver.c

/**********************************************************************
*file:磁盘文件
*author:残梦
*versions:V1.0
*date:2023.10.10
*note:
typedef enum
{
    eState_Invalid = 0,
    eState_Valid = 1
}State_EnumDef;
**********************************************************************/
#include "disk_driver.h"
#include "sdmmc.h"

static int32_t Disk_Mount_SD(void);
static int Disk_File_Load_SystemParameterA(State_EnumDef mode);

static State_EnumDef disk_state[eDisk_Num] = {eState_Invalid};//磁盘状态

/****************************************
@function:磁盘挂载
@param:void
@return:-1--失败,0--正常
@note:
****************************************/
int32_t Disk_Mount(void)
{
  if(Disk_Mount_SD() < 0)
  {
    disk_state[eDisk_SD] = eState_Invalid;
    return -1;
  }else{disk_state[eDisk_SD] = eState_Valid;}

  Disk_File_Load_SystemParameterA(eState_Valid);
  Disk_File_Load_SystemParameterA(eState_Invalid);
  return 0;
}

/****************************************
@function:挂载磁盘-SD卡
@param:void
@return:-1--失败,0--正常
@note:
****************************************/
static int32_t Disk_Mount_SD(void)
{
  BYTE work[_MAX_SS];
  HAL_SD_CardInfoTypeDef SdCard;

  retSD = f_mount(&SDFatFS,SDPath,1);//挂载盘符A
  if(retSD == FR_NO_FILESYSTEM)//没有文件系统就格式化创建创建文件系统
  {
      retSD = f_mkfs(SDPath,0,0,work,sizeof(work));
      if(retSD == FR_OK)
      {
          retSD = f_mount(NULL,SDPath,1);//格式化后，先取消挂载
          retSD = f_mount(&SDFatFS,SDPath,1);//挂载
      }
      else//格式化失败
      {
        printf("Description Failed to format the SD card...%d\n",retSD);
        goto SD_FAIL;
      }
  }
  else if(retSD != FR_OK)//挂载失败
  {
    printf("Mount failure=%d\n",retSD);
    goto SD_FAIL;
  }

  retSD = f_mount(&SDFatFS,SDPath,1);
  if(retSD != FR_OK){printf("f_mount():retSD=%d\n",retSD);goto SD_FAIL;}

  if(HAL_SD_GetCardInfo(&hsd1,&SdCard) != HAL_OK){printf("HAL_SD_GetCardInfo()\n");goto SD_FAIL;}
  printf("SD卡容量:%.2fGB\n",(float)((uint64_t)SdCard.BlockNbr * (uint64_t)SdCard.BlockSize / 1024.0f / 1024.0f / 1024.0f));

  return 0;
  SD_FAIL:
  {
    printf("Error[Disk_Mount_SD()]:The disk fails to be mounted...\n");
    return -1;
  }
}

/****************************************
@function:获取磁盘状态
@param:void
@return:见State_EnumDef
@note:
****************************************/
State_EnumDef Disk_Status_Get(Disk_List_EnumDef disk)
{
    return disk_state[disk];
}

/****************************************
@function:参数文件加载
@param:mode:读取或者写入文件,eState_Invalid=读取,1--写入
@return:-2--文件不存在,-1--失败，0--成功
@note:
****************************************/
static int Disk_File_Load_SystemParameterA(State_EnumDef mode)
{
    FRESULT res_sd;
    UINT fnum;
    char string[200],FileName[50];
    int32_t ByteNum = 0,value = 0;
    uint32_t line = 0;

    if(!Disk_Status_Get(eDisk_SD))return -1;
    memset(FileName,0,sizeof(FileName));
    sprintf(FileName,"%sSystemParameterA.txt",SDPath);
    printf("%s%s\n",FileName,(mode?"Write":"Read"));
    res_sd = f_open(&SDFile, FileName, (mode?(FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE):(FA_OPEN_EXISTING | FA_READ)));
    if(res_sd == FR_NO_FILE)
    {
        printf("%s:file does not exist\n",FileName);
        return -2;
    }
    else if(res_sd != FR_OK)
    {
        printf("%s:File opening failure...res_sd[%d]\n",FileName,res_sd);
        return -1;
    }

    line = 0;
    if(mode)
    {
        while(line++ < 10)
        {
            memset(string,0,sizeof(string));
            sprintf(string,"---->>>Test_Line%d\n",line);
            ByteNum = strlen(string);
            res_sd=f_write(&SDFile,string,ByteNum,&fnum);
        }
    }
    else
    {
        while(!(f_eof(&SDFile)))
        {
            memset(string,0,sizeof(string));f_gets(string,sizeof(string),&SDFile);if(strlen(string) == 0){break;}
            printf("%s",string);
            switch(line++)
            {
                case 0:
                {
                    //sscanf(string,"RemoteControlID[%d]:{set range:0xFA-0xFD}\n",&value);
                }break;
                default:break;
            }
        }
    }

    if(&SDFile != NULL){res_sd = f_close(&SDFile);}
    return 0;
}


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