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stm32 CubeMx 实现SD卡/sd nand FATFS读写测试_stm32cubemx配置fatfs读取flash以及sd卡
作者：我家自动化 | 2024-04-21 16:35:37
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stm32cubemx配置fatfs读取flash以及sd卡
stm32 CubeMx 实现SD卡/SD nand FATFS读写测试
1. 前言
SD卡/SD nand是嵌入式开发中常为使用的大容量存储设备，SD nand虽然当前价格比SD卡高，但胜在价格、封装以及稳定性上有优势，实际操作和SD卡没什么区别。
关于 SD卡/SDnand 的驱动，有了CubeMx之后其实基本上都自动生成了对应的驱动了，基本上把驱动配置一下之后，自己写一些应用就可以完成基本的读写了，同时关于FATFS文件系统，也可以直接采用CubeMx配置，也不用自己移植，因此使用STM32开发这些还是比较爽的！不过使用过程中也有一些坑，自动生成的驱动有时候也还是有一些bug，因此还是需要大家对对应驱动有一定的了解。
本文将主要分享关于使用 CubeMx 配置 stm32 的工程，通过SDIO总线完成 SD卡/SD nand 的读写，并配置FATFS，采用文件操作实现对 SD卡/SD nand 的读写操作；此外还将分享博主在调试过程中遇到的一些问题，比如CubeMx自动生成的驱动存在的bug等，以及分享关于驱动部分的代码分析！
2. 环境介绍
2.1 软硬件说明
硬件环境：
- 主控：stm32f103vet6
- SD nand： CSNPGCR01-AOW
软件环境：
- CubeMx版本：Version 6.6.1
- 注意：当前最新版本 V6.8.0，生成的工程配置存在bug，具体细节在后文描述
2.2 外设原理图
SD卡槽原理图部分如下：
3. 工程搭建
3.1 CubeMx 配置
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选择芯片，
ACCESS TO MCU SELECTOR
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搜索对应的芯片型号，在对应列表下方选择对应芯片
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配置时钟方案，采用外部高速时钟，无源晶振方案
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配置调试器，由于我采用SWD调试接口，因此选择
Serial Wrie串行总线
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配置SDIO外设，由于我们所使用的SD nand支持4线传输，因此此处选择4线宽度；如果你所使用的SD nand或SD卡不支持4线传输，此处应选择1线宽度；支持4线宽度的SD卡肯定可以使用1线宽度，因此如果你实在不知道你的SD卡支持几线宽度，你可以直接选择1线宽度！4线和1线宽度的差别也就在于速度上相差了4倍！
(注意这里暂时不需要对SDIO的参数进行配置，后面我们再回来配置！)
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完成时钟树配置：
- 配置外部晶振频率
- 调整时钟选择，SYSCLK由PLL产生，PLL由外部时钟倍频产生
- 配置SDIO外设时钟，注意此处SDIO外设比较特殊，有两个时钟！具体原因见后文！
-
修改SDIO参数配置，主要是修改SDIOCLK的分频
- 由于我们上述配置的SDIO时钟为 72M，而SD卡支持的通讯速率在0MHz至25MHz之间，因此我们需要分频，配置
SDIO Clock divider bypass为Disable - 此处设置
SDIOCLK clock divide factorCLKDIV分频系数为8，这个受限于具体的SD卡支持的最大速度。如果设置值较小，可能由于SDIO_CK速度过高，SD卡/SDnand不支持，导致通讯失败，因此建议先将此值设大点（或查看SD卡/SDnand手册，或先设一个较大值，软件完成SD信息读取后再配置） - 注意这个配置的时钟是用于SD读写通讯时候的时钟，而不是SD卡信息识别过程时的速度！
- 由于我们上述配置的SDIO时钟为 72M，而SD卡支持的通讯速率在0MHz至25MHz之间，因此我们需要分频，配置
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勾选
FATFS配置，选择SD Card
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配置SD卡检测引脚，有以下两种方案
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方案一：选择一个输入IO，作为触发引脚
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方案二：不配置输入IO，最后生成代码的时候无视警报即可，生成的代码会自动取消输入检测判断
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配置调试串口，用来打印信息，此处我选择USART1，大家可根据自己硬件环境自行选择
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配置工程信息
- 配置工程名
- 选择工程路径
- 配置应用程序结构，我习惯选择
Basic结构 - 选择IDE工具及版本
- 修改堆栈大小，适当改大一点，怕不够用
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勾选将外设初始化放置在独立的
.c和.h文件，这样每个外设的初始化是独立的，方便阅读移植！
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生成代码
3.2 SDIO时钟配置说明
在上述CubeMx时钟配置中，外设的时钟一般都是只有一路过去，但是在此处我们会发现SDIO的时钟在时钟树中有两个！没弄清楚还会以为这是CubeMx出现bug了！
其实这是SDIO外设的特殊点，我们查看数据手册上的时钟树，便可以发现，实际上是真的有两路时钟，分别是：1）SDIOCLK；2）至SDIO的AHB接口；
之后，我们看到数据手册的SDIO章节，我们可以看到SDIO外设分为：1）AHB总线接口 和 2）SDIO适配器两大块，且使用不同的时钟，这也就是我们在时钟树配置中可以看到有两路时钟配置的原因了！
从下图我们可以知道，SDIO外设不同于其他外设，其外设模块部分与中断、DMA是分开的，并采用不同的时钟！
关于AHB总线接口及SDIO适配器更多细节，大家可自行阅读参考手册部分章节内容，此处不做赘述。
此外，关于时钟配置有一个特别需要注意的，也就是SDIO_CK时钟信号。SDIO_CK时钟，也就是我们SDIO外设与SD卡/SD nand通讯的CLK时钟，从上图我们可知，SDIO_CK时钟来自SDIO适配器，也就是来自SDIOCLK，对应CubeMX时钟配置中的：
3.2 读写测试
3.2.1 添加读写测试代码
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使能
MicroLIB微库，否则调用printf函数会卡住
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修改编码规则为
UTF-8，这是由于我们CubeMx中配置的FATFS的编码格式为 UTF-8导致，如果不修改为UTF-8则部分中文会乱码！ //TODO:确认是由FATFS配置导致
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添加 printf 重映射 （位置可根据自行决定）
#include <stdio.h>
int fputc(int ch, FILE *f)
{
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1,0xffff);
return (ch);
}
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- 添加 sdcard 信息打印函数，查看卡片信息
HAL_SD_CardInfoTypeDef SDCardInfo; void printf_sdcard_info(void) { uint64_t CardCap; //SD卡容量 HAL_SD_CardCIDTypeDef SDCard_CID; HAL_SD_GetCardCID(&hsd,&SDCard_CID); //获取CID HAL_SD_GetCardInfo(&hsd,&SDCardInfo); //获取SD卡信息 CardCap=(uint64_t)(SDCardInfo.LogBlockNbr)*(uint64_t)(SDCardInfo.LogBlockSize); //计算SD卡容量 switch(SDCardInfo.CardType) { case CARD_SDSC: { if(SDCardInfo.CardVersion == CARD_V1_X) printf("Card Type:SDSC V1\r\n"); else if(SDCardInfo.CardVersion == CARD_V2_X) printf("Card Type:SDSC V2\r\n"); } break; case CARD_SDHC_SDXC:printf("Card Type:SDHC\r\n");break; default:break; } printf("Card ManufacturerID: %d \r\n",SDCard_CID.ManufacturerID); //制造商ID printf("CardVersion: %d \r\n",(uint32_t)(SDCardInfo.CardVersion)); //卡版本号 printf("Class: %d \r\n",(uint32_t)(SDCardInfo.Class)); //SD卡类别 printf("Card RCA(RelCardAdd):%d \r\n",SDCardInfo.RelCardAdd); //卡相对地址 printf("Card BlockNbr: %d \r\n",SDCardInfo.BlockNbr); //块数量 printf("Card BlockSize: %d \r\n",SDCardInfo.BlockSize); //块大小 printf("LogBlockNbr: %d \r\n",(uint32_t)(SDCardInfo.LogBlockNbr)); //逻辑块数量 printf("LogBlockSize: %d \r\n",(uint32_t)(SDCardInfo.LogBlockSize)); //逻辑块大小 printf("Card Capacity: %d MB\r\n",(uint32_t)(CardCap>>20)); //卡容量 }
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- 添加初始化及读写测试代码，注意此处我们没有直接使用FATFS的读写接口，我们先测试生成的SD驱动函数接口
int main(void) { /* USER CODE BEGIN 1 */ BYTE send_buf[512]; DRESULT ret; /* USER CODE END 1 */ /* ...省略若干自动生成代码... */ /* USER CODE BEGIN 2 */ SD_Driver.disk_initialize(0); printf_sdcard_info(); printf("\r\n\r\n********** 英文读写测试 **********\r\n"); ret = SD_Driver.disk_write(0, (BYTE *)"Life is too short to spend time with people who suck the happiness out of you. \ If someone wants you in their life, they’ll make room for you. You shouldn’t have to fight for a spot. Never, ever\ insist yourself to someone who continuously overlooks your worth. And remember, it’s not the people that stand by \ your side when you’re at your best, but the ones who stand beside you when you’re at your worst that are your true\ friends",20,2); printf("sd write result:%d\r\n", ret); ret = SD_Driver.disk_read(0, send_buf, 20, 2); printf("sd reak result:%d\r\n", ret); printf("sd read content:\r\n%s\r\n", send_buf); printf("\r\n\r\n********** 中文读写测试 **********\r\n"); ret = SD_Driver.disk_write(0, (BYTE *)"开发者社区的明天需要大家一同开源共创，期待下一次你的分享，让我们一同携手共进，推动人类科技的发展！！！\r\n\ 创作不易，转载请注明出处~\r\n\ 更多文章敬请关注：爱出名的狗腿子\r\n", 22, 2); printf("sd write result:%d\r\n", ret); ret = SD_Driver.disk_read(0, send_buf, 22, 2); printf("sd reak result:%d\r\n", ret); printf("sd read content:\r\n%s\r\n", send_buf); /* USER CODE END 2 */ while (1) { /* USER CODE END WHILE */ /* USER CODE BEGIN 3 */ } /* USER CODE END 3 */ }
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- 修改烧录器配置，配置为烧录后自动运行
- 下载测试，这里由于我们采用UTF-8编码，所以使用的串口上位机也需要支持UTF-8解析，我们这里使用Mobaxterm上位机，测试结果如下:
main.c文件全部代码如下，供大家参考：
/* USER CODE BEGIN Header */ /** ****************************************************************************** * @file : main.c * @brief : Main program body ****************************************************************************** * @attention * * Copyright (c) 2023 STMicroelectronics. * All rights reserved. * * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file * in the root directory of this software component. * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS. * ****************************************************************************** */ /* USER CODE END Header */ /* Includes ------------------------------------------------------------------*/ #include "main.h" #include "fatfs.h" #include "sdio.h" #include "usart.h" #include "gpio.h" /* Private includes ----------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN Includes */ #include <stdio.h> /* USER CODE END Includes */ /* Private typedef -----------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PTD */ /* USER CODE END PTD */ /* Private define ------------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PD */ /* USER CODE END PD */ /* Private macro -------------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PM */ /* USER CODE END PM */ /* Private variables ---------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PV */ /* USER CODE END PV */ /* Private function prototypes -----------------------------------------------*/ void SystemClock_Config(void); /* USER CODE BEGIN PFP */ /* USER CODE END PFP */ /* Private user code ---------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN 0 */ HAL_SD_CardInfoTypeDef SDCardInfo; void printf_sdcard_info(void) { uint64_t CardCap; //SD卡容量 HAL_SD_CardCIDTypeDef SDCard_CID; HAL_SD_GetCardCID(&hsd,&SDCard_CID); //获取CID HAL_SD_GetCardInfo(&hsd,&SDCardInfo); //获取SD卡信息 CardCap=(uint64_t)(SDCardInfo.LogBlockNbr)*(uint64_t)(SDCardInfo.LogBlockSize); //计算SD卡容量 switch(SDCardInfo.CardType) { case CARD_SDSC: { if(SDCardInfo.CardVersion == CARD_V1_X) printf("Card Type:SDSC V1\r\n"); else if(SDCardInfo.CardVersion == CARD_V2_X) printf("Card Type:SDSC V2\r\n"); } break; case CARD_SDHC_SDXC:printf("Card Type:SDHC\r\n");break; default:break; } printf("Card ManufacturerID: %d \r\n",SDCard_CID.ManufacturerID); //制造商ID printf("CardVersion: %d \r\n",(uint32_t)(SDCardInfo.CardVersion)); //卡版本号 printf("Class: %d \r\n",(uint32_t)(SDCardInfo.Class)); //SD卡类别 printf("Card RCA(RelCardAdd):%d \r\n",SDCardInfo.RelCardAdd); //卡相对地址 printf("Card BlockNbr: %d \r\n",SDCardInfo.BlockNbr); //块数量 printf("Card BlockSize: %d \r\n",SDCardInfo.BlockSize); //块大小 printf("LogBlockNbr: %d \r\n",(uint32_t)(SDCardInfo.LogBlockNbr)); //逻辑块数量 printf("LogBlockSize: %d \r\n",(uint32_t)(SDCardInfo.LogBlockSize)); //逻辑块大小 printf("Card Capacity: %d MB\r\n",(uint32_t)(CardCap>>20)); //卡容量 } int fputc(int ch, FILE *f) { HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1,0xffff); return (ch); } /* USER CODE END 0 */ /** * @brief The application entry point. * @retval int */ int main(void) { /* USER CODE BEGIN 1 */ BYTE send_buf[512]; DRESULT ret; /* USER CODE END 1 */ /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/ /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */ HAL_Init(); /* USER CODE BEGIN Init */ /* USER CODE END Init */ /* Configure the system clock */ SystemClock_Config(); /* USER CODE BEGIN SysInit */ /* USER CODE END SysInit */ /* Initialize all configured peripherals */ MX_GPIO_Init(); MX_SDIO_SD_Init(); MX_USART1_UART_Init(); MX_FATFS_Init(); /* USER CODE BEGIN 2 */ SD_Driver.disk_initialize(0); printf_sdcard_info(); printf("\r\n\r\n********** 英文读写测试 **********\r\n"); ret = SD_Driver.disk_write(0, (BYTE *)"Life is too short to spend time with people who suck the happiness out of you. \ If someone wants you in their life, they’ll make room for you. You shouldn’t have to fight for a spot. Never, ever\ insist yourself to someone who continuously overlooks your worth. And remember, it’s not the people that stand by \ your side when you’re at your best, but the ones who stand beside you when you’re at your worst that are your true\ friends",20,2); printf("sd write result:%d\r\n", ret); ret = SD_Driver.disk_read(0, send_buf, 20, 2); printf("sd reak result:%d\r\n", ret); printf("sd read content:\r\n%s\r\n", send_buf); printf("\r\n\r\n********** 中文读写测试 **********\r\n"); ret = SD_Driver.disk_write(0, (BYTE *)"开发者社区的明天需要大家一同开源共创，期待下一次你的分享，让我们一同携手共进，推动人类科技的发展！！！\r\n\ 创作不易，转载请注明出处~\r\n\ 更多文章敬请关注：爱出名的狗腿子\r\n", 22, 2); printf("sd write result:%d\r\n", ret); ret = SD_Driver.disk_read(0, send_buf, 22, 2); printf("sd reak result:%d\r\n", ret); printf("sd read content:\r\n%s\r\n", send_buf); /* USER CODE END 2 */ /* Infinite loop */ /* USER CODE BEGIN WHILE */ while (1) { /* USER CODE END WHILE */ /* USER CODE BEGIN 3 */ } /* USER CODE END 3 */ } /** * @brief System Clock Configuration * @retval None */ void SystemClock_Config(void) { RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0}; RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0}; /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters * in the RCC_OscInitTypeDef structure. */ RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE; RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON; RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1; RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9; if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK) { Error_Handler(); } /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks */ RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2; RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK; RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1; RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2; RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1; if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK) { Error_Handler(); } } /* USER CODE BEGIN 4 */ /* USER CODE END 4 */ /** * @brief This function is executed in case of error occurrence. * @retval None */ void Error_Handler(void) { /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */ /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */ __disable_irq(); while (1) { } /* USER CODE END Error_Handler_Debug */ } #ifdef USE_FULL_ASSERT /** * @brief Reports the name of the source file and the source line number * where the assert_param error has occurred. * @param file: pointer to the source file name * @param line: assert_param error line source number * @retval None */ void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line) { /* USER CODE BEGIN 6 */ /* User can add his own implementation to report the file name and line number, ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */ /* USER CODE END 6 */ } #endif /* USE_FULL_ASSERT */
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3.3 FATFS文件操作
移植了FATFS，当然也就可以只用通用的文件系统操作函数完成文件的读写，通用的文件系统操作API 在 ff.c 文件内，声明在 ff.h 文件内，主要使用的API接口如下：
FRESULT f_open (FIL* fp, const TCHAR* path, BYTE mode); /* Open or create a file */ FRESULT f_close (FIL* fp); /* Close an open file object */ FRESULT f_read (FIL* fp, void* buff, UINT btr, UINT* br); /* Read data from a file */ FRESULT f_write (FIL* fp, const void* buff, UINT btw, UINT* bw); /* Write data to a file */ FRESULT f_forward (FIL* fp, UINT(*func)(const BYTE*,UINT), UINT btf, UINT* bf); /* Forward data to the stream */ FRESULT f_lseek (FIL* fp, DWORD ofs); /* Move file pointer of a file object */ FRESULT f_truncate (FIL* fp); /* Truncate file */ FRESULT f_sync (FIL* fp); /* Flush cached data of a writing file */ FRESULT f_opendir (DIR* dp, const TCHAR* path); /* Open a directory */ FRESULT f_closedir (DIR* dp); /* Close an open directory */ FRESULT f_readdir (DIR* dp, FILINFO* fno); /* Read a directory item */ FRESULT f_findfirst (DIR* dp, FILINFO* fno, const TCHAR* path, const TCHAR* pattern); /* Find first file */ FRESULT f_findnext (DIR* dp, FILINFO* fno); /* Find next file */ FRESULT f_mkdir (const TCHAR* path); /* Create a sub directory */ FRESULT f_unlink (const TCHAR* path); /* Delete an existing file or directory */ FRESULT f_rename (const TCHAR* path_old, const TCHAR* path_new); /* Rename/Move a file or directory */ FRESULT f_stat (const TCHAR* path, FILINFO* fno); /* Get file status */ FRESULT f_chmod (const TCHAR* path, BYTE attr, BYTE mask); /* Change attribute of the file/dir */ FRESULT f_utime (const TCHAR* path, const FILINFO* fno); /* Change times-tamp of the file/dir */ FRESULT f_chdir (const TCHAR* path); /* Change current directory */ FRESULT f_chdrive (const TCHAR* path); /* Change current drive */ FRESULT f_getcwd (TCHAR* buff, UINT len); /* Get current directory */ FRESULT f_getfree (const TCHAR* path, DWORD* nclst, FATFS** fatfs); /* Get number of free clusters on the drive */ FRESULT f_getlabel (const TCHAR* path, TCHAR* label, DWORD* vsn); /* Get volume label */ FRESULT f_setlabel (const TCHAR* label); /* Set volume label */ FRESULT f_mount (FATFS* fs, const TCHAR* path, BYTE opt); /* Mount/Unmount a logical drive */ FRESULT f_mkfs (const TCHAR* path, BYTE sfd, UINT au); /* Create a file system on the volume */ FRESULT f_fdisk (BYTE pdrv, const DWORD szt[], void* work); /* Divide a physical drive into some partitions */ int f_putc (TCHAR c, FIL* fp); /* Put a character to the file */ int f_puts (const TCHAR* str, FIL* cp); /* Put a string to the file */ int f_printf (FIL* fp, const TCHAR* str, ...); /* Put a formatted string to the file */ TCHAR* f_gets (TCHAR* buff, int len, FIL* fp); /* Get a string from the file */
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关于API的使用此处不做过多赘述，大家可以自行上官网查阅 FATFS官网，或者网上搜索，或直接看下述示例亦可。
3.3.1 修改读写测试代码
修改3.2.1章节所使用的读写测试代码，此处我们直接使用FATFS文件系统的读写函数接口，修改主函数如下，注意需要包含fatfs.h头文件！
#include "fatfs.h" int main() { /* USER CODE BEGIN 1 */ #define USERPath "0:/" BYTE write_buf[] = "\r\n\r\n\ hello world!\r\n\ 开发者社区的明天需要大家一同开源共创，期待下一次你的分享，让我们一同携手共进，推动人类科技的发展！！！\r\n\ 创作不易，转载请注明出处~\r\n\ 更多文章敬请关注：爱出名的狗腿子\r\n\r\n\ "; BYTE read_buf[1024] = {0}; UINT num; FRESULT ret; /* USER CODE END 1 */ /* ... 省略初始化代码... */ /* USER CODE BEGIN 2 */ /* 挂载文件系统，挂载的时候会完成对应硬件设备（SD卡/SDnand）初始化 */ ret = f_mount(&SDFatFS, USERPath, 1); if (ret != FR_OK) { printf("f_mount error!\r\n"); goto mount_error; } else if(ret == FR_NO_FILESYSTEM) { /* 检测是否存在文件系统，如果没有则进行格式化 */ printf("未检测到FATFS文件系统，执行格式化...\r\n"); ret = f_mkfs(USERPath, 0, 0); if(ret == FR_OK) { printf("格式化成功！\r\n"); f_mount(NULL, USERPath, 1); /* 先取消挂载，后重新挂载 */ ret = f_mount(&SDFatFS, USERPath, 1); } else { printf("格式化失败！\r\n"); goto mount_error; } } else { printf("f_mount success!\r\n"); } /* 读写测试 */ printf("\r\n ========== write test ==========\r\n"); ret = f_open(&SDFile, "hello.txt", FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE); if(ret == FR_OK) { printf("open file sucess!\r\n"); ret = f_write(&SDFile, write_buf, sizeof(write_buf), &num); if(ret == FR_OK) { printf("write \"%s\" success!\r\nwrite len：%d\r\n", write_buf, num); } else { printf("write error! ret:%d \r\n", ret); goto rw_error; } f_close(&SDFile); } else { printf("open file error!\r\n"); goto rw_error; } printf("\r\n ========== read test ==========\r\n"); ret = f_open(&SDFile, "hello.txt",FA_OPEN_EXISTING | FA_READ); if(ret == FR_OK) { printf("open file sucess!\r\n"); ret = f_read(&SDFile, read_buf, sizeof(read_buf), &num); if(ret == FR_OK) { printf("read data:\"%s\"!\r\nread len：%d\r\n", read_buf, num); } else { printf("read error! ret:%d \r\n", ret); goto rw_error; } } else { printf("open file error!\r\n"); goto rw_error; } rw_error: f_close(&SDFile); mount_error: f_mount(NULL, USERPath, 1); /* USER CODE END 2 */ while (1) { } }
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#define USERPath "0:/" 表示挂载的位置，这是由于FATFS初始化的时候链接的根目录为 0:/ ，所以挂载的文件系统需要在此目录下，当然也可以是此目录下的路径，如0:/hello，但不能是其他目录，如 1:/
测试结果如下：
main.c完整内容如下：
/* USER CODE BEGIN Header */ /** ****************************************************************************** * @file : main.c * @brief : Main program body ****************************************************************************** * @attention * * Copyright (c) 2023 STMicroelectronics. * All rights reserved. * * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file * in the root directory of this software component. * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS. * ****************************************************************************** */ /* USER CODE END Header */ /* Includes ------------------------------------------------------------------*/ #include "main.h" #include "fatfs.h" #include "sdio.h" #include "usart.h" #include "gpio.h" /* Private includes ----------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN Includes */ #include <stdio.h> #include "fatfs.h" /* USER CODE END Includes */ /* Private typedef -----------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PTD */ /* USER CODE END PTD */ /* Private define ------------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PD */ /* USER CODE END PD */ /* Private macro -------------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PM */ /* USER CODE END PM */ /* Private variables ---------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PV */ /* USER CODE END PV */ /* Private function prototypes -----------------------------------------------*/ void SystemClock_Config(void); /* USER CODE BEGIN PFP */ /* USER CODE END PFP */ /* Private user code ---------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN 0 */ HAL_SD_CardInfoTypeDef SDCardInfo; void printf_sdcard_info(void) { uint64_t CardCap; //SD卡容釿 HAL_SD_CardCIDTypeDef SDCard_CID; HAL_SD_GetCardCID(&hsd,&SDCard_CID); //获取CID HAL_SD_GetCardInfo(&hsd,&SDCardInfo); //获取SD卡信恿 CardCap=(uint64_t)(SDCardInfo.LogBlockNbr)*(uint64_t)(SDCardInfo.LogBlockSize); //计算SD卡容釿 switch(SDCardInfo.CardType) { case CARD_SDSC: { if(SDCardInfo.CardVersion == CARD_V1_X) printf("Card Type:SDSC V1\r\n"); else if(SDCardInfo.CardVersion == CARD_V2_X) printf("Card Type:SDSC V2\r\n"); } break; case CARD_SDHC_SDXC:printf("Card Type:SDHC\r\n");break; default:break; } printf("Card ManufacturerID: %d \r\n",SDCard_CID.ManufacturerID); //制鿠商ID printf("CardVersion: %d \r\n",(uint32_t)(SDCardInfo.CardVersion)); //卡版本号 printf("Class: %d \r\n",(uint32_t)(SDCardInfo.Class)); //SD卡类刿 printf("Card RCA(RelCardAdd):%d \r\n",SDCardInfo.RelCardAdd); //卡相对地坿 printf("Card BlockNbr: %d \r\n",SDCardInfo.BlockNbr); //块数釿 printf("Card BlockSize: %d \r\n",SDCardInfo.BlockSize); //块大尿 printf("LogBlockNbr: %d \r\n",(uint32_t)(SDCardInfo.LogBlockNbr)); //逻辑块数釿 printf("LogBlockSize: %d \r\n",(uint32_t)(SDCardInfo.LogBlockSize)); //逻辑块大尿 printf("Card Capacity: %d MB\r\n",(uint32_t)(CardCap>>20)); //卡容釿 } int fputc(int ch, FILE *f) { HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1,0xffff); return (ch); } /* USER CODE END 0 */ /** * @brief The application entry point. * @retval int */ int main(void) { /* USER CODE BEGIN 1 */ #define USERPath "0:/" BYTE write_buf[] = "\r\n\r\n\ hello world!\r\n\ 开发者社区的明天需要大家一同开源共创，期待下一次你的分享，让我们一同携手共进，推动人类科技的发展！！！\r\n\ 创作不易，转载请注明出处~\r\n\ 更多文章敬请关注：爱出名的狗腿子\r\n\r\n\ "; BYTE read_buf[1024] = {0}; UINT num; FRESULT ret; /* USER CODE END 1 */ /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/ /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */ HAL_Init(); /* USER CODE BEGIN Init */ /* USER CODE END Init */ /* Configure the system clock */ SystemClock_Config(); /* USER CODE BEGIN SysInit */ /* USER CODE END SysInit */ /* Initialize all configured peripherals */ MX_GPIO_Init(); MX_SDIO_SD_Init(); MX_USART1_UART_Init(); MX_FATFS_Init(); /* USER CODE BEGIN 2 */ /* 挂载文件系统，挂载的时候会完成对应硬件设备（SD卡/SDnand）初始化 */ ret = f_mount(&SDFatFS, USERPath, 1); if (ret != FR_OK) { printf("f_mount error!\r\n"); goto mount_error; } else if(ret == FR_NO_FILESYSTEM) { /* 检测是否存在文件系统，如果没有则进行格式化 */ printf("未检测到FATFS文件系统，执行格式化...\r\n"); ret = f_mkfs(USERPath, 0, 0); if(ret == FR_OK) { printf("格式化成功！\r\n"); f_mount(NULL, USERPath, 1); /* 先取消挂载，后重新挂载 */ ret = f_mount(&SDFatFS, USERPath, 1); } else { printf("格式化失败！\r\n"); goto mount_error; } } else { printf("f_mount success!\r\n"); } /* 读写测试 */ printf("\r\n ========== write test ==========\r\n"); ret = f_open(&SDFile, "hello.txt", FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE); if(ret == FR_OK) { printf("open file sucess!\r\n"); ret = f_write(&SDFile, write_buf, sizeof(write_buf), &num); if(ret == FR_OK) { printf("write \"%s\" success!\r\nwrite len：%d\r\n", write_buf, num); } else { printf("write error! ret:%d \r\n", ret); goto rw_error; } f_close(&SDFile); } else { printf("open file error!\r\n"); goto rw_error; } printf("\r\n ========== read test ==========\r\n"); ret = f_open(&SDFile, "hello.txt",FA_OPEN_EXISTING | FA_READ); if(ret == FR_OK) { printf("open file sucess!\r\n"); ret = f_read(&SDFile, read_buf, sizeof(read_buf), &num); if(ret == FR_OK) { printf("read data:\"%s\"!\r\nread len：%d\r\n", read_buf, num); } else { printf("read error! ret:%d \r\n", ret); goto rw_error; } } else { printf("open file error!\r\n"); goto rw_error; } rw_error: f_close(&SDFile); mount_error: f_mount(NULL, USERPath, 1); /* USER CODE END 2 */ /* Infinite loop */ /* USER CODE BEGIN WHILE */ while (1) { /* USER CODE END WHILE */ /* USER CODE BEGIN 3 */ } /* USER CODE END 3 */ } /** * @brief System Clock Configuration * @retval None */ void SystemClock_Config(void) { RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0}; RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0}; /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters * in the RCC_OscInitTypeDef structure. */ RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE; RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON; RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1; RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9; if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK) { Error_Handler(); } /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks */ RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2; RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK; RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1; RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2; RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1; if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK) { Error_Handler(); } } /* USER CODE BEGIN 4 */ /* USER CODE END 4 */ /** * @brief This function is executed in case of error occurrence. * @retval None */ void Error_Handler(void) { /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */ /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */ __disable_irq(); while (1) { } /* USER CODE END Error_Handler_Debug */ } #ifdef USE_FULL_ASSERT /** * @brief Reports the name of the source file and the source line number * where the assert_param error has occurred. * @param file: pointer to the source file name * @param line: assert_param error line source number * @retval None */ void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line) { /* USER CODE BEGIN 6 */ /* User can add his own implementation to report the file name and line number, ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */ /* USER CODE END 6 */ } #endif /* USE_FULL_ASSERT */
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3.4 配置问题记录
3.4.1 CubeMx生成代码bug
测试发现，使用CubeMx当前最新版本：V6.8.0版本，生成代码会存在以下问题：
- SD卡/SDnand 卡片信息读取成功，但是读写测试失败
经过仔细分析代码后发现，出现的问题在 MX_SDIO_SD_Init() 此初始化函数内的配置项错误导致，具体分析如下：
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我们在CubeMx里面配置的时候选择的是4线宽度模式
SD 4bit Wide bus -
v6.8.0版本CubeMx生成的
MX_SDIO_SD_Init()SD初始化函数内，hsd.Init.BusWide = SDIO_BUS_WIDE_4B; -
看上去没有什么问题，配置4线模式，对应的初始化项也使用4线模式，但是不然，我们继续分析
MX_SDIO_SD_Init()此初始配置的调用 -
MX_SDIO_SD_Init()此函数在main函数内初始化的时候调用，此函数只配置了hsd结构体，并未配置给SDIO硬件寄存器 -
之后调用
SD_Driver.disk_initialize(0);函数的时候才真正开始进行SDIO外设配置
BSP_SD_Init()
->HAL_SD_Init()
->HAL_SD_InitCard()在
HAL_SD_InitCard()函数内使用Init结构体配置SDIO外设，总线宽度1bit，时钟速度<400k，以进行卡片的初始化识别。->
SD_InitCard()
->SDIO_Init(hsd->Instance, hsd->Init)
->SDMMC_CmdBlockLength(hsd->Instance, BLOCKSIZE)· 在
SD_InitCard()函数内实现SD卡的初始化识别，之后调用SDIO_Init()将MX_SDIO_SD_Init()内对hsd的配置配置给SDIO外设，此处的作用主要是提升SDIO外设时钟速率为我们配置的速率；
· v6.8.0版本的代码此时hsd.Init.BusWide = SDIO_BUS_WIDE_4B;，因此v6.8.0版本代码后续SDIO外设使用4线通讯；
· 之后调用SDMMC_CmdBlockLength()设置块大小，由于SDIO外设已切换到4线模式，而SD卡/SDnand此时仍然处于1线模式，因此配置会出错->
HAL_SD_ConfigWideBusOperation(&hsd, SDIO_BUS_WIDE_4B)根据前面获取到的SD卡SCR寄存器值，判断是否支持4线模式，如果支持则发送配置命令通知SD卡/SDnand进入4线模式，之后修改SDIO外设总线宽度为4线模式
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通过以上分析可知，
MX_SDIO_SD_Init()函数内对hsd.Init.BusWide = SDIO_BUS_WIDE_4B;的配置会导致对SD卡块大小的配置失败，从而导致后续读写时失败，报错为块大小设置失败！ -
综上，针对当前最新版本 V6.8.0 版本CubeMx的处理方法是：手动修改此
hsd.Init.BusWide配置为SDIO_BUS_WIDE_1B或更换低版本CubeMx，本人更换V6.6.1版本后无此bug。
3.4.2 SD插入检测引脚配置
使用CubeMx配置FATFS 选择 SD Card 之后，有一个配置参数，用来配置SD Card的输入检测引脚。如果我们在硬件上有设计SD卡的卡槽插入检测引脚插入连接到了MCU的IO，则可配置对应IO为输入模式，并设置对应IO为输入检测引脚，比如，我们设置PD12为输入检测引脚，则配置如下：
对应代码如下，输入检测 IO 低电平有效！
如果硬件上，没有此插入检测引脚，则可以在CubeMx内不进行配置，只是在生成代码的时候会提示警报而已，可以不用关心，生成的代码项会自动屏蔽插入检测！
4. 结束语
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以上便是本文的全部内容了，欢迎大家评论区留言讨论！
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关于SD卡/SD nand的其他有关技术文章，推荐大家关注：SD nand专栏（点击跳转!!!）
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使用CubeMx虽然能帮助我们快速生成驱动，但是对于SD卡/SD nand的驱动流程，我们还是需要有清晰的认识，推荐阅读： SD Nand 与 SD卡 SDIO模式应用流程（点击跳转!!!）
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