1、 -第 2 页 - 0、 友情提示 零死角玩转 STM32 系列教程 由 初级篇 、 中级篇 、 高级篇 、 系统篇 、四个部分组成 ， 根据野火 STM32 开发板 旧版教程 升级 而来，且经过 重新 深入 编写 ，重新排版，更适合初学者 ，步步为营，从入门到精通，从裸奔到系统，让您零死角玩转 STM32。 M3 的世界，与 野火同行，乐意惬无边。 另外，野火团队历时一年精心打造的 STM32 库开发实战指南 将于今年 10 月份由 机械工业出版社 出版，该书的排版更适于纸质书本阅读以及更有利于查阅资料。内容上会给你带来更多的惊喜。 是一本学习 STM32 必备的工具书。敬请期待！ -第 3
2、 页 - 1、 SDIO（ 4bit + DMA、支持 SDHC） 1.1 实验描述及工程文件清单 实验描述 MicroSD 卡 (SDIO 模式 )测试实验， 采用 4bit 数据线模式。 没 有跑文件系统， 只是单纯地读 block 并将测试信息通过串口 1 在电脑的超级终端上 打印出来。 硬件连接 PC12-SDIO-CLK： CLK PC10-SDIO-D2 ： DATA2 PC11-SDIO-D3： CD/DATA3 PD2-SDIO-CMD ： CMD PC8-SDIO-D0： DATA0 PC9-SDIO-D1： DATA1 用到的库文件 startup/start_stm32f
3、10x_hd.c CMSIS/core_cm3.c CMSIS/system_stm32f10x.c FWlib/stm32f10x_gpio.c FWlib/stm32f10x_rcc.c FWlib/stm32f10x_usart.c FWlib/ stm32f10x_sdio.c FWlib/ stm32f10x_dma.c FWlib/ misc.c 用户编写的文件 USER/main.c USER/stm32f10x_it.c USER/usart1.c USER/ sdio_sdcard.c -第 4 页 - 野火 STM32 开发板 MicroSD 卡硬件原理图： 1.2 SDI
4、O 简介 野火 STM32 开发板的 CPU ( STM32F103VET6 )具有一个 SDIO 接口。SD/SDIO/MMC 主机接口可以支持 MMC 卡系统规范 4.2 版中的 3 个不同的数据总线模式： 1 位 (默认 )、 4 位和 8 位。在 8 位模式下，该接口可以使数据传输速率达到 48MHz，该接口兼容 SD 存储卡规范 2.0 版。 SDIO 存储卡规范 2.0 版支持两种数据总线模 式： 1 位 (默认 )和 4 位。 目前的芯片版本只能一次支持一个 SD/SDIO/MMC 4.2 版的卡，但可以同时支持多个 MMC 4.1 版或之前版本的卡。除了 SD/SDIO/MMC
5、，这个接口完全与 CE-ATA 数字协议版本 1.1 兼容。 1.3 SD 协议 大多数人原来没有了解过 SD 协议，又看到 SDIO 的驱动有 2000 多行，感觉无从下手。所以野火重新写了这个文档进行详细的解释，帮助大家更快地跨过这道槛。 附资料： Simplified_Physical_Layer_Spec.pdf ，这个资料包含了 SDIO协议中 SD 存 储卡的部分。 -第 5 页 - 下面野火结合 STM32 的 SDIO，分析 SD 协议，让大家对它先有个大概了解，更具体的说明在代码中展开。 SDIO 接口图 一从 SDIO 的时钟说起。 SDIO_CK 时钟是通过 PC12 引
6、脚连接到 SD 卡的，是 SDIO 接口与 SD 卡用于同步的时钟。 SDIO 选配器挂载到 AHB 总线上，通过 HCLK 二分频 输入到适配器得到SDIO_CK 的时钟，这时 SDIO_CK = HCLK/（ 2+CLKDIV） 。其中 CLKDIV 是SDIO_CLK(寄存器 )中的 CLKDIV 位。 另外， SDIO_CK 也可以由 SDIOCLK 通过设置 bypass 模式直接得到，这时SDIO_CK = SDIOCLK=HCLK。 通过下面的库函数来配置时钟： 1. SDIO_Init( 对 SD 卡的操作一般是大吞吐量的数据传输，所以采用 DMA 来提高效率，SDIO 采用的
7、是 DMA2 中的 通道 4。在数据传输的时候 SDIO 可向 DMA 发出请求。 二讲解 SDIO 的命令、数据传输方式。 SDIO 的所有命令及命令响应，都是通过 SDIO-CMD 引脚来传输的。 -第 6 页 - 命令只能由 host 即 STM32 的 SDIO 控制器发出。 SDIO 协议把命令 分成了11 种，包括基本命令，读写命令还有 ACMD 系列命令等。其中， 在发送 ACMD命令前，要先向卡发送编号为 CMD55 的命令 。 参照下面的命令格式图，其中的 start bit， transmission bit ， crc7，endbit，都是由 STM32 中的 SDIO
8、硬件完成 ，我们在 软件 上配置的时候只需要设置 command index 和命令参数 argument。 Command index 就是命令索引（编号），如 CMD0， CMD1被编号成 0， 1.。有的命令会包含参数，读命令的地址参数等，这个参数被存放在 argument 段。 SD 卡命令格式 可以通过下面的函数来配置、发送命令： 1. SDIO_SendCommand( /发送命令 SD 卡对 host 的各种命令的回复称为响应，除了 CMD0 命令外， SD 卡在接收到命令都会返回一个响应。对于不同的命令，会有不同的响应格式，共 7种，分为 长响应型（ 136bit） 和 短响应
9、型（ 48bit） 。以下图，响应 6（ R6）为例： SD 卡命令响应格式 （ R6） -第 7 页 - SDIO 通过 CMD 接收到响应后， 硬件去除头尾的信息 ，把 command index 保存到 SDIO_RESPCMD 寄存器 ，把 argument field 内容保存存储到SDIO_RESPx 寄存器 中。这两个值可以分别通过下面的库函数得到。 1. SDIO_GetCommandResponse(); /卡返回接收到的命令 2. SDIO_GetResponse(SDIO_RESP1); /卡返回的 argument field 内容 数据写入，读取。请看下面的写数据时序
10、图，在软件上，我们要处理的只是读忙。另外，我们的实验中用的是 Micro SD 卡，有 4 条数据线，默认的时候 SDIO 采 用 1 条数据线的传输方式，更改为 4 条数据线模式要通过向卡发送命令来更改。 SD 卡的多块写入时序图 三卡的种类。 STM32 的 SDIO 支持 SD 存储卡， SD I/O 卡 ， MMC 卡。 其中 SDI/O 卡 与 SD 存储卡 是 有区别 的， SDI/O 卡实际上就是利用 SDIO 接口的一些模块，插入 SD 的插槽中，扩展设备的功能，如： SDI/O wifi, SDI/O cmos 相机等。而 SD 存储卡就是我们平时常见的单纯用于存储数据的卡。
11、 -第 8 页 - 可使用 SDIO 接口类型的卡 本实验中使用的 Micro SD 卡属于 SDSC(标准 容量，最大两 G)卡。介绍卡的种类是因为 SD 协议中的命令也支持这三种类型的卡，因此对 STM32 中的SDIO 接口进行初始化后，上电后就要对接入的卡进行 检测、分类 ，这个过程是通过向卡发送一系列不同的命令，根据卡 不同 的 响应 来进行分类。 下面进入代码展开具体讲解。 1.4 代码分析 首先要添加用的库文件 ，在工程文件夹下 Fwlib 下我们需添加以下库文件： FWlib/stm32f10x_gpio.c FWlib/stm32f10x_rcc.c FWlib/stm32f
12、10x_usart.c FWlib/stm32f10x_sdio.c FWlib/stm32f10x_dma.c FWlib/misc.c 还要在 stm32f10x_conf.h 中把相应的头文件添加进来： -第 9 页 - 1. #include “stm32f10x_dma.h“ 2. #include “stm32f10x_gpio.h“ 3. #include “stm32f10x_rcc.h“ 4. #include “stm32f10x_sdio.h“ 5. #include “stm32f10x_usart.h“ 6. #include “misc.h“ 保持良好的习惯，从 m
13、ain 函数开始分析： 1. int main(void) 2. 3. 4. /*进入到 main 函数前，启动文件 startup（ startup_stm32f10x_xx.s）已经调用了在 5. system_stm32f10x.c 中的 SystemInit()，配置好了系统时钟，在外部晶振 8M的条件下， 6. 设置 HCLK = 72M */ 7. 8. /* Interrupt Config */ 9. NVIC_Configuration(); 10. 11. /* USART1 config */ 12. USART1_Config(); 13. 14. /*- SD Ini
14、t - */ 15. Status = SD_Init(); 16. 17. printf( “rn 这是一个 MicroSD 卡实验 (没有跑文件系统 ).rn “ ); 18. 19. 20. if(Status = SD_OK) /检测初始化是否成功 21. 22. printf( “ rn SD_Init 初始化成功 rn “ ); 23. 24. else 25. 26. printf(“rn SD_Init 初始化失败 rn“ ); 27. printf(“rn 返回的 Status 的值为： %d rn“,Status ); 28. 29. 30. printf( “ rn Ca
15、rdType is ： %d “, SDCardInfo.CardType ); 31. printf( “ rn CardCapacity is ： %d “, SDCardInfo.CardCapacity ); 32. printf( “ rn CardBlockSize is ： %d “, SDCardInfo.CardBlockSize ); 33. printf( “ rn RCA is ： %d “, SDCardInfo.RCA); 34. printf( “ rn ManufacturerID is ： %d rn“, SDCardInfo.SD_cid.Manufactu
16、rerID ); 35. 36. SD_EraseTest(); /擦除测试 37. 38. SD_SingleBlockTest(); /单块读写测试 39. 40. SD_MultiBlockTest(); /多块读写测试 41. 42. while (1) 43. 44. -第 10 页 - main 函数的流程简单明了： 1. 用 NVIC_Configuration()初始化好 SDIO 的中断； 2. 用 USART1_Config()配置好用于返回调试信息的串口， SD_Init()开始进行 SDIO 的初始化； 3. 最后分别用 SD_EraseTest()、 SD_Singl
17、eBlockTest()、 SD_MultiBlockTest()进行擦除，单数据块读写，多数据块读写测试。 下面我们先进入 SDIO 驱动函数的大头 SD_Init()进行分析： 1. /* 2. * 函数名： SD_Init 3. * 描述 ：初始化 SD 卡，使卡处于就绪状态 (准备传输数据 ) 4. * 输入 ：无 5. * 输出 ： -SD_Error SD 卡错误代码 6. * 成功时则为 SD_OK 7. * 调用 ：外部调用 8. */ 9. SD_Error SD_Init(void) 10. 11. /*重置 SD_Error 状态 */ 12. SD_Error erro
18、rstatus = SD_OK; 13. 14. /* SDIO 外设底层引脚初始化 */ 15. GPIO_Configuration(); 16. 17. /*对 SDIO 的所有寄存器进行复位 */ 18. SDIO_DeInit(); 19. 20. /*上电并进行卡识别流程，确认卡的操作电压 */ 21. errorstatus = SD_PowerON(); 22. 23. /*如果上电，识别不成功，返回 “响应超时 ”错误 */ 24. if (errorstatus != SD_OK) 25. 26. /*! 31) = 1) ? 1 : 0); /读取卡的 ocr寄存器的 p
19、wr_up 位，看是否已工作在正常电压 137. count+; /计算循环次数 138. 139. if (count = SD_MAX_VOLT_TRIAL) /循环检测超过一定次数还没上电 140. 141. errorstatus = SD_INVALID_VOLTRANGE; /SDIO 不支持 card 的供电电压 142. return(errorstatus); 143. 144. /*检查卡返回信息中的 HCS 位 */ 145. if (response /把卡类型从初始化的 sdsc 型改为 sdhc 型 148. 149. 150. /*!DCTRL = 0x0; 25
20、. 26. if (CardType = SDIO_HIGH_CAPACITY_SD_CARD) 27. 28. BlockSize = 512; 29. WriteAddr /= 512; 30. 31. 32. /*add，没有这一段容易卡死在 DMA 检测中*/ 33. /*! diskio.c - ff.c 。 关于具体源码的分析不是我能力所及呀，大家就自己研究吧。 我的主要工作是带领大家把这个文件系统移植到我们的开发板上，让这个文件系统先跑起来，这样才是硬道理呀。文件系统工作起来了的话，源码的分析那自然是大家的活啦。 2.5 开始移植 首先我们要获取一个完全没有修改过的文件系统源码，
21、然后在 10-MicroSD卡 这个文件夹下的实验代码下移植， 这个实验代码实现的是卡的底层的块操作 。 注意，我们在移植这个文件系统的过程中会尽量保持文件 系统源码的纯净，尽量做到在修改最少量的源码的情况下移植成功。 首先将 integer.h、 diskio.h、 diskio.c、 ff.h、 ff.c 添加到工程目录下的USER 文件夹下，如下截图： -第 8 页 - 然后并回到 MDK 界面下将 diskio.c 、 ff.c 这两个文件添加到 USER 目录下，如 下截图： 因为我们要用到这两个 c 文件，所以我们在 main.c 中将这两个 c 文件对应的头文件 diskio.h 、 ff.h 包含进来，如下截图：
