STM32 SPI SD 卡读写，支持 MMC,SDSC,SDHC

### STM32 SPI SD 卡读写：支持 MMC, SDSC, SDHC #### SD卡简介与技术背景 SD卡（Secure Digital Memory Card）是一种基于半导体快闪存储器的新型存储设备，在小型消费类产品市场中广泛应用，如数码相机、个人数字助理（PDA）、多媒体播放器等。其体积小巧（约邮票大小），重量轻（约2g），便于携带且具有良好的兼容性，适用于多种电子产品。SD卡由SanDisk、Matsushita Electronic（松下电器）与Toshiba（东芝）共同基于MMC（MultiMediaCard）标准开发而成，因此几乎所有符合SD规范的设备都能兼容MultiMediaCard。 #### SD卡电气接口 SD卡的电气接口主要包括以下引脚： - **DAT3/CS (Data Line 3 / Chip Select)**：在SD模式下作为数据线3，在SPI模式下作为芯片选择信号。 - **CMD/DI (Command Line / Master Out Slave In)**：命令行，在SPI模式下作为主出从入（MOSI）信号。 - **VSS1 (Ground)**：接地。 - **VDD (Supply Voltage)**：供电电压。 - **CLK (Clock)**：时钟信号。 - **VSS2 (Ground)**：接地。 - **DAT0/DO (Data Line 0 / Master In Slave Out)**：数据线0，在SPI模式下作为主入从出（MISO）信号。 - **DAT1/IRQ (Data Line 1 / Unused or IRQ)**：数据线1，未使用或中断请求信号。 - **DAT2/NC (Data Line 2 / Unused)**：数据线2，未使用。 #### SPI模式下的SD卡操作 SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行通信协议，常用于微控制器与外设之间进行高速数据传输。在本例中，使用SPI DMA方式访问SD卡，以提高数据传输效率。SPI模式下，SD卡通过四线连接到STM32的SPI端口，具体包括： - CS（Chip Select）：片选信号，低电平有效。 - MOSI（Master Out Slave In）：主设备输出数据，从设备输入数据。 - MISO（Master In Slave Out）：主设备输入数据，从设备输出数据。 - SCK（Serial Clock）：串行时钟信号。 #### 应用实例——SD卡类型判断及块读取 本实例的目标是将SD卡初始化为SPI模式，并判断其类型，然后读取一个块的内容并通过串口输出。 1. **硬件设计**： - SD卡的GPIO分配：SD_CS（PA8）、SPI1_SCK（PA5）、SPI1_MISO（PA6）、SPI1_MOSI（PA7）。 - SD卡和SPI flash共用SPI1接口。 2. **软件设计**： - 初始化SysTick以实现精确延迟。 - 初始化串口用于输出SD卡数据。 - SD卡初始化为SPI模式，初始化过程中可以确定卡的类型。 - 读取SD卡的一个块数据，并通过串口输出。 #### 进入SPI模式的具体步骤 1. **启动流程**：首先上拉SD_CS信号，延迟80个时钟周期。 2. **发送CMD0**：发送`SD_CMD_GO_IDLE_STATE`命令，将SD卡置于空闲状态。 3. **发送CMD8**：发送`SD_CMD_SEND_IF_COND`命令，检查卡是否支持SPI模式。 4. **非法命令响应**：如果接收到非法命令响应，则执行其他错误处理。 5. **发送ACMD41**：发送`SD_ACMD_APP_SEND_OP_COND`命令，进一步确认卡的状态。 6. **检测HCS位**：如果检测到HCS（High Capacity SD Card）位为1，则卡为高容量卡；否则为标准容量卡。 7. **发送CMD58**：发送`GetCCS`命令来获取卡的容量状态。 8. **判断容量类型**：根据CCS（Capacity Status）位判断卡的类型（标准容量或高容量）。 9. **发送CMD1**：发送`SD_CMD_SEND_OP_COND`命令，检查卡是否处于正常工作状态。 10. **判断卡类型**：最后根据响应结果判断卡的类型（MMC V3或不可用卡）。 #### 示例代码概览 示例代码主要涵盖了SD卡初始化和数据读取过程中的关键步骤，包括设置GPIO、配置SPI参数、发送命令以及读取数据等。通过对这些步骤的逐一实现，可以完成对SD卡的操作，并验证其功能。 通过上述介绍，我们可以看到STM32通过SPI接口访问SD卡的过程涉及了多个细节和技术要点。掌握这些技术对于嵌入式系统开发者来说非常重要，尤其是在设计需要高性能数据存储和传输的应用场景时。