【ESP32】打造全网最强esp-idf基础教程——10.SDIO读写TF卡_esp32的sdio接口

一、SDIO介绍
       SDIO，全称：Secure Digital Input and Output，即安全数字输入输出接口。它是在SD卡接口的基础上发展而来，它可以兼容之前的SD卡，并可以连接SDIO接口设备，比如：蓝牙、WIFI、照相机等。SDIO和SD卡规范间的一个重要区别是增加了低速标准。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接收器等应用。

       以下是SDIO的兼容性：

       这里也提一下MMC卡，MMC(Multi-Media Card，多媒体卡)由西门子公司Siemens和SanDisk于1997年推出。由于它的封装技术较为先进，7针引脚，体积小、重量轻、非常符合移动存储的需要。MMC支持1bit模式，20MHz时钟，采用总线结构。 SD卡是基于MMC卡发展而来的，具体的关系和历史发展大家可以看下图 ：

       

       发展到今天MMC卡基本退出历史，取而代之的是eMMC卡主要应用于嵌入式领域，eMMC卡是bga封装，一般焊接在板子上。 

       在配套教程的开发板上，预留了一个MicroSD/TF卡座，在esp-idf中驱动SD卡/MicroSD卡/eMMC卡的组件称为sdmmc模块，这个模块对常用的存储卡操作进行了封装兼容，并向上提供了友好的接口，我们无须关注具体的驱动实现以及协议内容，即可方便的操作MicroSD卡。

       ESP32 的 SDMMC 主机外设共有两个卡槽，用于插入 SD 卡、连接 SDIO 设备或连接 eMMC 芯片，每个卡槽均可单独使用。

       由于卡槽0引脚与官方的ESP32    模组Flash引脚有冲突，因此我们一般使用卡槽1。MicroSD卡，对于MicroSD卡的接口，CD插入检测与D3引脚公用，没有WP写保护引脚。具体MicroSD卡接口如下图所示。

       

       MicroSD可以使用SPI和SDIO模式，本例程使用SDIO模式，可同时传输4bit数据。 

 二、ESP32读写MicroSD卡
       由于esp-idf中对SD卡的操封装的相当好，因此初始化、读写SD卡等操作代码量不多，并且加入了VFS虚拟文件系统管理，使得我们对SD卡的操作可以使用C语言标准文件读写api，比如fopen、fwrite等操作。我们先看下代码。代码位于esp32-board/sdcard
void app_main(void)。

void app_main(void)
{
    esp_err_t ret;
    esp_vfs_fat_sdmmc_mount_config_t mount_config = {
        .format_if_mount_failed = true,     //挂载失败是否执行格式化
        .max_files = 5,                     //最大可打开文件数
        .allocation_unit_size = 16 * 1024   //执行格式化时的分配单元大小（分配单元越大，读写越快）
    };
    sdmmc_card_t *card;
    const char mount_point[] = MOUNT_POINT;
    ESP_LOGI(TAG, "Initializing SD card");
 
    ESP_LOGI(TAG, "Using SDMMC peripheral");
    //默认配置，速度20MHz,使用卡槽1
    sdmmc_host_t host = SDMMC_HOST_DEFAULT();
    //默认的IO管脚配置，
    sdmmc_slot_config_t slot_config = SDMMC_SLOT_CONFIG_DEFAULT();
    //4位数据
    slot_config.width = 4;
    //不使用通过IO矩阵进行映射的管脚，只使用默认支持的SDMMC管脚，可以获得最大性能
    #if 0
    slot_config.clk = CONFIG_EXAMPLE_PIN_CLK;
    slot_config.cmd = CONFIG_EXAMPLE_PIN_CMD;
    slot_config.d0 = CONFIG_EXAMPLE_PIN_D0;
    slot_config.d1 = CONFIG_EXAMPLE_PIN_D1;
    slot_config.d2 = CONFIG_EXAMPLE_PIN_D2;
    slot_config.d3 = CONFIG_EXAMPLE_PIN_D3;
    #endif
    // Enable internal pullups on enabled pins. The internal pullups
    // are insufficient however, please make sure 10k external pullups are
    // connected on the bus. This is for debug / example purpose only.
    //管脚启用内部上拉
    slot_config.flags |= SDMMC_SLOT_FLAG_INTERNAL_PULLUP;
    ESP_LOGI(TAG, "Mounting filesystem");
    ret = esp_vfs_fat_sdmmc_mount(mount_point, &host, &slot_config, &mount_config, &card);
    if (ret != ESP_OK) {
        if (ret == ESP_FAIL) {
            ESP_LOGE(TAG, "Failed to mount filesystem. ");
        } else {
            ESP_LOGE(TAG, "Failed to initialize the card (%s). "
                     "Make sure SD card lines have pull-up resistors in place.", esp_err_to_name(ret));
        }
        return;
    }
    ESP_LOGI(TAG, "Filesystem mounted");
    // Card has been initialized, print its properties
    sdmmc_card_print_info(stdout, card);
    // Use POSIX and C standard library functions to work with files:
    // First create a file.
    const char *file_hello = MOUNT_POINT"/hello.txt";
    char data[EXAMPLE_MAX_CHAR_SIZE];
    snprintf(data, EXAMPLE_MAX_CHAR_SIZE, "%s %s!\n", "Hello", card->cid.name);
    ret = s_example_write_file(file_hello, data);
    if (ret != ESP_OK) {
        return;
    }
    const char *file_foo = MOUNT_POINT"/foo.txt";
    // Check if destination file exists before renaming
    struct stat st;
    if (stat(file_foo, &st) == 0) {
        // Delete it if it exists
        unlink(file_foo);
    }
    // Rename original file
    ESP_LOGI(TAG, "Renaming file %s to %s", file_hello, file_foo);
    if (rename(file_hello, file_foo) != 0) {
        ESP_LOGE(TAG, "Rename failed");
        return;
    }
    ret = s_example_read_file(file_foo);
    if (ret != ESP_OK) {
        return;
}
 
    const char *file_nihao = MOUNT_POINT"/nihao.txt";
    memset(data, 0, EXAMPLE_MAX_CHAR_SIZE);
    snprintf(data, EXAMPLE_MAX_CHAR_SIZE, "%s %s!\n", "Nihao", card->cid.name);
    ret = s_example_write_file(file_nihao, data);
    if (ret != ESP_OK) {
        return;
    }
    //Open file for reading
    ret = s_example_read_file(file_nihao);
    if (ret != ESP_OK) {
        return;
    }
    // All done, unmount partition and disable SDMMC peripheral
    esp_vfs_fat_sdcard_unmount(mount_point, card);
    ESP_LOGI(TAG, "Card unmounted");
}

       初始化的时候需要填充esp_vfs_fat_sdmmc_mount_config_t、sdmmc_slot_config_t这两个结构体，然后通过esp_vfs_fat_sdmmc_mount函数把SD卡挂载到对应的挂载点上（函数的第一个参数）。具体的内容大家可以自行查看定义，并不复杂，这里有几点要注意一下，
slot_config.flags |= SDMMC_SLOT_FLAG_INTERNAL_PULLUP这句是对SDIO的管脚启用内部上拉电阻，严格来说我们在设计电路的时候要对SDIO四个DATA管脚都接一个10K-90K的上拉电阻，而ESP32内部给我们提供了上拉的功能，是不是就意味着我们不用外接上拉呢？其实这里官方也给了注释，启用这个内部上拉，功能有待验证，最稳的还是接个10K上拉，但在实际应用中我发现了一个问题，如果DATA2（GPIO12）引脚接了上拉，则ESP32在上电的时候认为Flash是1.8V供电的，而板子上全都用3.3V供电，这样我们程序起不来。官方的解决方法是烧录efuse的存储信息，让ESP32强制以3.3V工作。还有一个地方是DATA0（GPIO2）引脚，如果我接了10K上拉，则无法烧录程序，这个和系统的启动模式有关。因此保险起见，我把DATA0和DATA2上的上拉都NC了，启用了内部上拉，实际测试工作正常。大家如果有需要可以自行焊接这两个电阻。

       在挂载成功后，sdmmc_card_print_info(stdout, card)函数可以打印SD卡信息，之后我们就可以使用fopen、fwrite、fread标准C库函数进行操作了。

最后附上相关资料：

ESP32教程资料链接：
https://pan.baidu.com/s/1kCjD8yktZECSGmHomx_veg?pwd=q8er 
提取码：q8er 

配套源码下载地址：
esp32-board: esp32开发板配套的经典例程

鉴于实验需要开发板的支持，我也设计了一款ESP32开发板，包含部分传感器模块，1.69寸LCD高亮屏，Type-C一键下载，方便大家学习和做各种实验。开发板链接如下：

https://item.taobao.com/item.htm?ft=t&id=802401650392&spm=a21dvs.23580594.0.0.4fee645eXpkfcp&skuId=5635015963649
 

​

请大家多多支持。