STM32——SPI驱动SD卡

企业开发 2020-02-17 10:40:24 阅读次数: 0 

/*外设驱动*/
/*.c*/
/*以下是SPI1口初始化模块的初始化代码，访问SD Card这里针是对SPI1的初始化*/

void SPI1_Init(void)
{
 	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  SPI_InitTypeDef  SPI_InitStructure;

	RCC_APB2PeriphClockCmd(	RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE );//PORTA与SPI1时钟使能 	
 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA

	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	SD_CS=1;
	
 	GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7); 

	SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;  //设置SPI单向或者双向的数据模式:SPI设置为双线双向全双工
	SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;		//设置SPI工作模式:设置为主SPI
	SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;		//设置SPI的数据大小:SPI发送接收8位帧结构
	SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;		//串行同步时钟的空闲状态为高电平
	SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;	//串行同步时钟的第二个跳变沿（上升或下降）数据被采样
	SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;		//NSS信号由硬件（NSS管脚）还是软件（使用SSI位）管理:内部NSS信号有SSI位控制
	SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256;		//定义波特率预分频的值:波特率预分频值为256
	SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;	//指定数据传输从MSB位还是LSB位开始:数据传输从MSB位开始
	SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;	//CRC值计算的多项式
	SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);  //根据SPI_InitStruct中指定的参数初始化外设SPIx寄存器
 
	SPI_Cmd(SPI1, ENABLE); //使能SPI外设
	
	SPI1_ReadWriteByte(0xff);//启动传输		 
 

}   
//SPI 速度设置函数
//SpeedSet:
//SPI_BaudRatePrescaler_2   2分频   
//SPI_BaudRatePrescaler_8   8分频   
//SPI_BaudRatePrescaler_16  16分频  
//SPI_BaudRatePrescaler_256 256分频 
  
void SPI1_SetSpeed(u8 SPI_BaudRatePrescaler)
{
  assert_param(IS_SPI_BAUDRATE_PRESCALER(SPI_BaudRatePrescaler));
	SPI1->CR1&=0XFFC7;
	SPI1->CR1|=SPI_BaudRatePrescaler;	//设置SPI1速度 
	SPI_Cmd(SPI1,ENABLE); 

} 

//SPIx 读写一个字节
//TxData:要写入的字节
//返回值:读取到的字节
u8 SPI1_ReadWriteByte(u8 TxData)
{		
	u8 retry=0;				 	
	while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET) //检查指定的SPI标志位设置与否:发送缓存空标志位
		{
		retry++;
		if(retry>200)return 0;
		}			  
	SPI_I2S_SendData(SPI1, TxData); //通过外设SPIx发送一个数据
	retry=0;

	while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET) //检查指定的SPI标志位设置与否:接受缓存非空标志位
		{
		retry++;
		if(retry>200)return 0;
		}	  						    
	return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1); //返回通过SPIx最近接收的数据					    
}

/*.h*/
#define SD_CS  PAout(4)
 				  	    													  
void SPI1_Init(void);			 //初始化SPI口
void SPI1_SetSpeed(u8 SpeedSet); //设置SPI速度   
u8 SPI1_ReadWriteByte(u8 TxData);//SPI总线读写一个字节

/*SD卡驱动*/

/*.c*/
//SD卡的类型 
u8  SD_Type=0;

//等待卡准备好
//返回值:0,准备好了;其他,错误代码
u8 SD_WaitReady(void)
{
	u32 t=0;
	u8 reg;
	for(t=0;t<0xffff;t++)
	{
		reg=SPI1_ReadWriteByte(0XFF);//获取返回值
		if(reg==0XFF)
			break; 	
	}
	if(t<0xffffff)
		return 0;
	else
		return 1;
}



//取消选择,释放SPI总线
void SD_DisSelect(void)
{
	SD_CS=1;
 	SPI1_ReadWriteByte(0xff);//提供额外的8个时钟
}


//选择sd卡,并且等待卡准备OK
//返回值:0,成功;1,失败;
u8 SD_Select(void)
{
	SD_CS=0;
	if(SD_WaitReady()==0)	//等待成功
		return 0;
	SD_DisSelect();	//等待失败
	return 1;
}


//向SD卡发送一个命令
//输入: u8 cmd   命令 
//      u32 arg  命令参数
//      u8 crc   crc校验值	   
//返回值:SD卡返回的响应															  
u8 SD_SendCmd(u8 cmd, u32 arg, u8 crc)
{
  u8 r1=0;	
	u8 Retry=0; 
	SD_DisSelect();	//取消上次片选

	if(SD_Select())	//片选失效 
	{
		return 0XFF;
	}
	//发送
	//分别写入命令
  SPI1_ReadWriteByte(cmd | 0x40);
  SPI1_ReadWriteByte(arg >> 24);
  SPI1_ReadWriteByte(arg >> 16);
  SPI1_ReadWriteByte(arg >> 8);
  SPI1_ReadWriteByte(arg);	  
  SPI1_ReadWriteByte(crc); 
	if(cmd==CMD12)SPI1_ReadWriteByte(0xff);
  //等待响应，或超时退出
	Retry=0X1F;
	do
	{
		r1=SPI1_ReadWriteByte(0xFF);
	}
	while((r1&0X80) && Retry--);	 
	//返回状态值
  return r1;
}	
//初始化SD卡
u8 SD_Init(void)
{
	u8 r1=0;      	// 存放SD卡的返回值
  u16 retry;	// 用来进行超时计数
  u8 buf[4];
	u16 i;
	

	SPI1_Init();	//初始化SPI1

	SPI1_SetSpeed(SPI_BaudRatePrescaler_256);	//配置为低速度模式
	for(i=0;i<10;i++)	//发送至少74个脉冲
	{
		SPI1_ReadWriteByte(0xff);
	}
	retry=20;
	do
	{
		//进入IDLE状态
		r1=SD_SendCmd(CMD0,0,0x95);
	}	
	while((r1!=0X01) && (retry--));
	//默认无卡
	SD_Type=0;
	//识别卡类型
	if(r1==0X01)
	{
		//SD V2.0
		if(SD_SendCmd(CMD8,0x1AA,0x87)==1)
		{
			//Get trailing return value of R7 resp
			for(i=0;i<4;i++)buf[i]=SPI1_ReadWriteByte(0XFF);	
			//卡是否支持2.7~3.6V
			if(buf[2]==0X01&&buf[3]==0XAA)
			{
				retry=0XFFFE;
				do
				{
					//发送CMD55
					SD_SendCmd(CMD55,0,0X01);	
					//发送CMD41
					r1=SD_SendCmd(CMD41,0x40000000,0X01);
				}
				while(r1&&retry--);
				//鉴别SD2.0卡版本开始
				if(retry&&SD_SendCmd(CMD58,0,0X01)==0)
				{
					//得到OCR值
					for(i=0;i<4;i++)buf[i]=SPI1_ReadWriteByte(0XFF);
					//检查CCS
					if(buf[0]&0x40)
					{
						SD_Type=SD_TYPE_V2HC;   
					}						
					else
					{
						SD_Type=SD_TYPE_V2; 
					}						
				}
			}
		}
	}
	//SD V1.x/ MMC	V3
	else
	{
		//发送CMD55
		SD_SendCmd(CMD55,0,0X01);		
		//发送CMD41
		r1=SD_SendCmd(CMD41,0,0X01);	
		if(r1<=1)
		{		
			SD_Type=SD_TYPE_V1;
			retry=0XFFFE;
			//等待退出IDLE模式
			do 
			{
				//发送CMD55
				SD_SendCmd(CMD55,0,0X01);	
				//发送CMD41
				r1=SD_SendCmd(CMD41,0,0X01);
			}while(r1&&retry--);
		}
		//MMC卡不支持CMD55+CMD41识别
		else
		{
			//MMC V3
			SD_Type=SD_TYPE_MMC;
			retry=0XFFFE;
			//等待退出IDLE模式
			do 
			{											    
				//发送CMD1
				r1=SD_SendCmd(CMD1,0,0X01);
			}while(r1&&retry--);  
		}
		//错误的卡
		if(retry==0||SD_SendCmd(CMD16,512,0X01)!=0)
		{
			SD_Type=SD_TYPE_ERR;
		}
	}
	//取消片选
	SD_DisSelect();
	//配置为高速度模式
	SPI1_SetSpeed(SPI_BaudRatePrescaler_4);
	if(SD_Type)
	{
		return 0;
	}
	else if(r1)
	{
		return r1; 
	}		
	//其他错误
	return 0xaa;
}
//等待SD卡回应
//Response:要得到的回应值
//返回值:0,成功得到了该回应值
//    其他,得到回应值失败
u8 SD_GetResponse(u8 Response)
{
	//等待次数	 
	u16 Count=0xFFFF;  						  
	//等待得到准确的回应  	
	while ((SPI1_ReadWriteByte(0XFF)!=Response)&&Count)
	{
		Count--;  
	}
	if (Count==0)
	{
		//得到回应失败 
		return MSD_RESPONSE_FAILURE;  
	}
	else
	{
		//正确回应
		return MSD_RESPONSE_NO_ERROR;
	}
}




//从sd卡读取一个数据包的内容
//buf:数据缓存区
//len:要读取的数据长度.
//返回值:0,成功;其他,失败;	
u8 SD_RecvData(u8*buf,u16 len)
{			  	  
	//等待SD卡发回数据起始令牌0xFE
	if(SD_GetResponse(0xFE))
	{
		return 1;
	}
	//开始接收数据
  while(len--)
  {
    *buf=SPI1_ReadWriteByte(0xFF);
    buf++;
  }
  //下面是2个伪CRC（dummy CRC）
  SPI1_ReadWriteByte(0xFF);
  SPI1_ReadWriteByte(0xFF);		
  //读取成功							  					    
  return 0;
}




//获取SD卡的CSD信息，包括容量和速度信息
//输入:u8 *cid_data(存放CID的内存，至少16Byte）	    
//返回值:0：NO_ERR
//		 1：错误														   
u8 SD_GetCSD(u8 *csd_data)
{
  u8 r1;	 
	//发CMD9命令，读CSD
  r1=SD_SendCmd(CMD9,0,0x01);
  if(r1==0)
	{
		//接收16个字节的数据 
    r1=SD_RecvData(csd_data, 16);
  }
	//取消片选
	SD_DisSelect();
	if(r1)
	{
		return 1;
	}
	else
	{
		return 0;
	}
}  




//获取SD卡的总扇区数（扇区数）   
//返回值:0： 取容量出错 
//       其他:SD卡的容量(扇区数/512字节)
//每扇区的字节数必为512，因为如果不是512，则初始化不能通过.														  
u32 SD_GetSectorCount(void)
{
    u8 csd[16];
    u32 Capacity;  
    u8 n;
		u16 csize;  					    
		//取CSD信息，如果期间出错，返回0
    if(SD_GetCSD(csd)!=0)
		{
			return 0;	    
		}
    //如果为SDHC卡，按照下面方式计算
		//V2.00的卡
    if((csd[0]&0xC0)==0x40)	 
    {	
			csize = csd[9] + ((u16)csd[8] << 8) + 1;
			//得到扇区数	
			Capacity = (u32)csize << 10; 		   
    }
		//V1.XX的卡
		else
    {	
			n = (csd[5] & 15) + ((csd[10] & 128) >> 7) + ((csd[9] & 3) << 1) + 2;
			csize = (csd[8] >> 6) + ((u16)csd[7] << 2) + ((u16)(csd[6] & 3) << 10) + 1;
			//得到扇区数 
			Capacity= (u32)csize << (n - 9);  
    }
    return Capacity;
}





u8 SD_ReadDisk(u8*buf,u32 sector,u8 cnt)
{
	u8 r1;
	//转换为字节地址
	if(SD_Type!=SD_TYPE_V2HC)
	{
		sector <<= 9;
	}
	if(cnt==1)
	{
		//读命令
		r1=SD_SendCmd(CMD17,sector,0X01);
		//指令发送成功
		if(r1==0)
		{
			//接收512个字节	 
			r1=SD_RecvData(buf,512);  
		}
	}
	else
	{
		//连续读命令
		r1=SD_SendCmd(CMD18,sector,0X01);
		do
		{
			//接收512个字节	 
			r1=SD_RecvData(buf,512);
			buf+=512;  
		}
		while(--cnt && r1==0); 	
		//发送停止命令
		SD_SendCmd(CMD12,0,0X01);	
	}   
	//取消片选
	SD_DisSelect();
	return r1;
}




//读取SD卡的指定扇区的内容，并通过串口1输出
//sec：扇区物理地址编号
void SD_Read_Sectorx(u32 sec)
{
	//存储扇区数据
	u8 buf[512];
	u16 i;
	
	//读取0扇区的内容
	if(SD_ReadDisk(buf,sec,1)==0)	
	{	
		LCD_ShowString(60,190,200,16,16,"USART1 Sending Data...");
		printf("SECTOR 0 DATA:\r\n");
		//打印sec扇区数据  
		for(i=0;i<512;i++)printf("%x ",buf[i]);  	   
		printf("\r\nDATA ENDED\r\n");
		LCD_ShowString(60,190,200,16,16,"USART1 Send Data Over!");
	}
}




//获取SD卡的CID信息，包括制造商信息
//输入: u8 *cid_data(存放CID的内存，至少16Byte）	  
//返回值:0：NO_ERR
//		 1：错误														   
u8 SD_GetCID(u8 *cid_data)
{
  u8 r1;	   
  //发CMD10命令，读CID
  r1=SD_SendCmd(CMD10,0,0x01);
  if(r1==0x00)
	{
		//接收16个字节的数据	 
		r1=SD_RecvData(cid_data,16);
  }
	//取消片选
	SD_DisSelect();
	if(r1)
		return 1;
	else
		return 0;
}




//向sd卡写入一个数据包的内容 512字节
//buf:数据缓存区
//cmd:指令
//返回值:0,成功;其他,失败;	
u8 SD_SendBlock(u8*buf,u8 cmd)
{	
	u16 t;		  	  
	//等待准备失效
	if(SD_WaitReady())
	{
		return 1;
	}
	SPI1_ReadWriteByte(cmd);
	//不是结束指令
	if(cmd!=0XFD)
	{
		//提高速度,减少函数传参时间
		for(t=0;t<512;t++)
		{
			SPI1_ReadWriteByte(buf[t]);
		}
		//忽略crc
	  SPI1_ReadWriteByte(0xFF);
	  SPI1_ReadWriteByte(0xFF);
		//接收响应
		t=SPI1_ReadWriteByte(0xFF);
		if((t&0x1F)!=0x05)
		{
			//响应错误		
			return 2;		
		}			
	}						 		
	//写入成功							  					    
  return 0;
}





//写SD卡
//buf:数据缓存区
//sector:起始扇区
//cnt:扇区数
//返回值:0,ok;其他,失败.
u8 SD_WriteDisk(u8*buf,u32 sector,u8 cnt)
{
	u8 r1;
	//转换为字节地址
	if(SD_Type!=SD_TYPE_V2HC)
	{
		sector *= 512;
	}
	if(cnt==1)
	{
		//读命令
		r1=SD_SendCmd(CMD24,sector,0X01);
		//指令发送成功
		if(r1==0)
		{
			//写512个字节	   
			r1=SD_SendBlock(buf,0xFE);
		}
	}
	else
	{
		if(SD_Type!=SD_TYPE_MMC)
		{
			SD_SendCmd(CMD55,0,0X01);	
			//发送指令	
			SD_SendCmd(CMD23,cnt,0X01);
		}
		//连续读命令
 		r1=SD_SendCmd(CMD25,sector,0X01);
		if(r1==0)
		{
			do
			{
				//接收512个字节	 
				r1=SD_SendBlock(buf,0xFC);
				buf+=512;  
			}
			while(--cnt && r1==0);
			//接收512个字节 
			r1=SD_SendBlock(0,0xFD);
		}
	}   
	//取消片选
	SD_DisSelect();
	return r1;
}	


/*.h*/
// SD卡类型定义  
#define SD_TYPE_ERR     0X00
#define SD_TYPE_MMC     0X01
#define SD_TYPE_V1      0X02
#define SD_TYPE_V2      0X04
#define SD_TYPE_V2HC    0X06

// SD卡指令表  	   
#define CMD0    0       //卡复位
#define CMD1    1
#define CMD8    8       //命令8 ，SEND_IF_COND
#define CMD9    9       //命令9 ，读CSD数据
#define CMD10   10      //命令10，读CID数据
#define CMD12   12      //命令12，停止数据传输
#define CMD16   16      //命令16，设置SectorSize 应返回0x00
#define CMD17   17      //命令17，读sector
#define CMD18   18      //命令18，读Multi sector
#define CMD23   23      //命令23，设置多sector写入前预先擦除N个block
#define CMD24   24      //命令24，写sector
#define CMD25   25      //命令25，写Multi sector
#define CMD41   41      //命令41，应返回0x00
#define CMD55   55      //命令55，应返回0x01
#define CMD58   58      //命令58，读OCR信息
#define CMD59   59      //命令59，使能/禁止CRC，应返回0x00

//数据写入回应字意义
#define MSD_DATA_OK                0x05
#define MSD_DATA_CRC_ERROR         0x0B
#define MSD_DATA_WRITE_ERROR       0x0D
#define MSD_DATA_OTHER_ERROR       0xFF

//SD卡回应标记字
#define MSD_RESPONSE_NO_ERROR      0x00
#define MSD_IN_IDLE_STATE          0x01
#define MSD_ERASE_RESET            0x02
#define MSD_ILLEGAL_COMMAND        0x04
#define MSD_COM_CRC_ERROR          0x08
#define MSD_ERASE_SEQUENCE_ERROR   0x10
#define MSD_ADDRESS_ERROR          0x20
#define MSD_PARAMETER_ERROR        0x40
#define MSD_RESPONSE_FAILURE       0xFF

void SD_Read_Sectorx(u32 sec);
u8 SD_Init(void);
u8 SD_WaitReady(void);
u8 SD_GetResponse(u8 Response);
u32 SD_GetSectorCount(void);
u8 SD_GetCID(u8 *cid_data);
u8 SD_GetCSD(u8 *csd_data);
u8 SD_ReadDisk(u8*buf,u32 sector,u8 cnt);
u8 SD_WriteDisk(u8*buf,u32 sector,u8 cnt);
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