STM32單片機基礎19——使用SDMMC接口讀寫SD卡數據

本篇詳細的記錄瞭如何使用STM32CubeMX配置STM32L431RCT6的硬件SDMMC外設讀取SD卡數據。

1. 準備工作

硬件準備

開發板
首先需要準備一個開發板，這裏我準備的是STM32L4的開發板（BearPi）：

Micro SD卡
小熊派開發闆闆載 Micro SD 卡槽，最大支持 32 GB，需要提前自行準備一張 Micro SD卡，如圖：

軟件準備

需要安裝好Keil - MDK及芯片對應的包，以便編譯和下載生成的代碼；

Keil MDK和串口助手的安裝包都可以關注“小熊派開源社區”微信公衆號，在資料教程一欄中可獲取安裝包。

2.生成MDK工程

選擇芯片型號

打開STM32CubeMX，打開MCU選擇器：

搜索並選中芯片STM32L431RCT6:

配置時鐘源

如果選擇使用外部高速時鐘（HSE），則需要在System Core中配置RCC；
如果使用默認內部時鐘（HSI），這一步可以略過；

這裏我都使用外部時鐘：

配置串口

小熊派開發闆闆載ST-Link並且虛擬了一個串口，原理圖如下：

這裏我將開關撥到AT-MCU模式，使PC的串口與USART1之間連接。

接下來開始配置USART1：

配置 SDMMC 接口

知識小卡片 —— SDMMC接口

SDMMC接口的全稱叫SD/SDIO MMC card host interface，SD/SDIO MMC 卡主機接口，通俗的來說，就是這個接口支持SD卡，支持SDIO設備，支持MMC卡。

知識小卡片結束啦~

首先查看小熊派開發板的原理圖：

然後根據原理圖配置 SDMMC 接口：

配置時鐘樹

STM32L4的最高主頻到80M，所以配置PLL，最後使HCLK = 80Mhz即可：

生成工程設置

代碼生成設置

最後設置生成獨立的初始化文件：

生成代碼

點擊GENERATE CODE即可生成MDK-V5工程：

3. 在MDK中編寫、編譯、下載用戶代碼

重定向printf( )函數

參考：重定向printf函數到串口輸出的多種方法。

讀取SD卡信息並打印

SD 卡系統(包括主機和 SD 卡)定義了兩種操作模式：

卡識別模式
數據傳輸模式

在系統復位後，主機處於卡識別模式，尋找總線上可用的 SD卡設備；同時，SD 卡也處於卡
識別模式，直到被主機識別到。

使用STM32CubeMX初始化的工程中會自動生成 SDMMC 初始化函數，向 SD 卡發送命令，當 SD 卡接收到命令後， SD 卡就會進入數據傳輸模式，而主機在總線上所有卡被識別後也進入數據傳輸模式。

所以在操作之前，需要先檢查 SD 卡是否處於數據傳輸模式並且處於數據傳輸狀態：

在main函數中首先定義一個變量用於存儲 SD 卡狀態：

int sdcard_status = 0;
HAL_SD_CardCIDTypeDef sdcard_cid;

然後在while(1)之前編寫如下讀取信息代碼：

/* USER CODE BEGIN 2 */
printf("Micro SD Card Test...\r\n");

/* 檢測SD卡是否正常（處於數據傳輸模式的傳輸狀態） */
sdcard_status = HAL_SD_GetCardState(&hsd1);
if(sdcard_status == HAL_SD_CARD_TRANSFER)
{
    printf("SD card init ok!\r\n\r\n");
    
    //打印SD卡基本信息
    printf("SD card information!\r\n");
    printf("CardCapacity: %llu\r\n",((unsigned long long)hsd1.SdCard.BlockSize*hsd1.SdCard.BlockNbr));
    printf("CardBlockSize: %d \r\n",hsd1.SdCard.BlockSize);
    printf("RCA: %d \r\n",hsd1.SdCard.RelCardAdd);
    printf("CardType: %d \r\n",hsd1.SdCard.CardType);
    
    //讀取並打印SD卡的CID信息
    HAL_SD_GetCardCID(&hsd1,&sdcard_cid);
    printf("ManufacturerID: %d \r\n",sdcard_cid.ManufacturerID);
}
else
{ 
    printf("SD card init fail!\r\n" );
    return 0;
}
/* USER CODE END 2 */

編譯下載後串口助手輸出結果如下：

擦除SD卡塊數據

爲了驗證實驗的正確性或，先擦除數據：

/* 擦除SD卡塊 */
printf("------------------- Block Erase -------------------------------\r\n");
sdcard_status = HAL_SD_Erase(&hsd1, 0, 512);
if (sdcard_status == 0)
{
    printf("Erase block ok\r\n");
}
else
{
    printf("Erase block fail\r\n");
}

讀取SD卡塊數據

首先開闢一個全局緩衝區，用於存放從SD卡讀出的數據：

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
uint8_t read_buf[512];
/* USER CODE END 0 */

然後在之前讀取信息的代碼之後添加讀取數據的代碼：

/* 讀取未操作之前的數據 */
printf("------------------- Read SD card block data Test ------------------\r\n");
sdcard_status = HAL_SD_ReadBlocks(&hsd1,(uint8_t *)read_buf,0,1,0xffff);
if(sdcard_status == 0)
{ 
    printf("Read block data ok \r\n" );
    for(i = 0; i < 512; i++)
    {
        printf("0x%02x ", read_buf[i]);
        if((i+1)%16 == 0)
        {
            printf("\r\n");
        }
    }
}
else
{
    printf("Read block data fail!\r\n " );
}

向SD卡塊寫入數據

同樣的，開闢一個全局緩衝區，用於存放即將要寫入SD卡的數據：

uint8_t write_buf[512];

然後在之前讀取數據的代碼之後添加的代碼，將緩衝區的數據賦初值：

/* 填充緩衝區數據 */
for(i = 0; i < 512; i++)
{
    write_buf[i] = i % 256;
}

然後繼續添加代碼，將該緩衝區數據寫入SD卡：

/* 向SD卡塊寫入數據 */
printf("------------------- Write SD card block data Test ------------------\r\n");
sdcard_status = HAL_SD_WriteBlocks(&hsd1,(uint8_t *)write_buf,0,1,0xffff);
if(sdcard_status == 0)
{ 
    printf("Write block data ok \r\n" );
}
else
{
    printf("Write block data fail!\r\n " );
}

添加完之後，爲了檢查數據是否正常寫入，再將數據讀出：

/* 讀取操作之後的數據 */
printf("------------------- Read SD card block data after Write ------------------\r\n");
sdcard_status = HAL_SD_ReadBlocks(&hsd1,(uint8_t *)read_buf,0,1,0xffff);
if(sdcard_status == 0)
{ 
    printf("Read block data ok \r\n" );
    for(i = 0; i < 512; i++)
    {
        printf("0x%02x ", read_buf[i]);
        if((i+1)%16 == 0)
        {
            printf("\r\n");
        }
    }
}

將程序編譯下載，最終的實驗結果如下：