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RISC-VMCU开发实战(二):SD初应用

菜鸟
2021-10-27 14:15:54    评分

软件平台: MounRiver Studio(MRS),硬件平台:CH32V103开发板,以及一张小于32G SD卡。

1、SD卡简介

SD存储卡( Secure Digital Memory Card)是一种基于半导体快闪存储器的新一代高速存储设备。SD存储卡的技术是从MMC卡( MultiMedia Card格式上发展而来,在兼容SD存储卡基础上发展了SDIO( SD Input/ Output)卡,此兼容性包括机械,电子,电力,信号和软件,通常将SD、SDIO卡俗称SD存储卡。

SD卡具有高记忆容量、快速数据传输率、极大的移动灵活性以及很好的安全性,它被广泛地应用于便携式装置上,例如数码相机、平板电脑和多媒体播放器等。根据SD卡容量大小不同,可将SD卡分为以下几类:

0~2G:SD卡;2~32G:SDHC卡;32~2T:SDXC卡;

其中,SD卡协议和SDHC卡版本协议基本兼容,但SDXC卡与SD卡和SDHC卡相差较大,本文主要介绍使用SD卡和SDHC卡。

控制器对SD卡进行读写通信操作一般有两种通信接口可选,一种是SPI接口,另外一种是SDIO接口。 SPI协议驱动SD卡方式相较于SDIO驱动SD卡方式,使用引脚资源少,控制程序相对较为简单,但传输速度不如使用SDIO接口的快。由于CH32V103开发板上SD卡槽与芯片引脚的连接方式为SPI驱动方式,因此本文采用SPI协议驱动SD卡方式。

使用SPI方式驱动SD卡需要用到以下几个寄存器:

 CID:卡识别号(Card identification number),用来识别卡的唯一的个体号码;

 CSD:卡的特定数据(Card Specific Data),指卡的操作条件信息;

 SCR:SD配置寄存器(SD Configuration Register),SD卡特殊性信息;

 OCR:操作条件寄存器(Operation conditions register)

关于SD卡其他寄存器信息,可参考SD 简易规格文件《 Physical Layer Simplified Specification V2.0》。

关于SD命令格式,固定为48bit,通过命令线(CMD)连续传输,其具体命令格式以及命令解释如下:

1.png

起始位和终止位:命令的主体包含在起始位与终止位之间,它们都只包含一个数据位,起始位为0,终止位为1。

传输标志:用于区分传输方向,该位为1时表示命令,方向为主机传输到SD卡,该位为0时表示响应,方向为SD卡传输到主机。

命令主体内容包括命令、地址信息/参数和 CRC 校验三个部分。

1)命令号:它固定占用6bit,所以总共有64个命令(代号: CMD0~CMD63),每个命令都有特定的用途,部分命令不适用于SPI总线,或不适用于SD卡操作,只是专门用于MMC卡或者SDI/O卡。

2)地址/参数:每个命令有32bit地址信息/参数用于命令附加内容,例如,广播命令没有地址信息,这32bit用于指定参数,而寻址命令这32bit用于指定目标SD卡的地址,使用SPI总线驱动时,通过片选引脚来选择不同的卡,所以使用这些命令时地址可填充任意值。

3)CRC7校验:长度为7bit的校验位用于验证命令传输内容正确性,如果发生外部干扰导致传输数据个别位状态改变将导致校准失败,也意味着命令传输失败,SD卡不执行命令。使用SPI驱动时,命令中的CRC7校验默认是关闭的,即这CRC7校验位中可以写入任意值而不影响通讯,仅在发送CMD0命令时需要强制带标准的CRC7校验。

SPI模式下有以下几个重要的操作指令:

2.png

SD卡R1响应格式如下:

3.png

关于SD卡具体信息,可参考《 Physical Layer Simplified Specification V2.0》。

2、MRS中开发流程

1)首先新建一个CH32V103C8T6 的工程,这个要与对应芯片对应

4.png

上图最下方红框中是对选中芯片的资源的简单介绍,方便查询

 

2) 新建完工程之后,我们打开main.c文件,可以看到主函数只是一些初始化和串口打印,我们自己的主函数逻辑可以添加在打印下面就可以了;

3) 新建一个hardware的文件夹,右键工程new->folder,填写文件名,点击finish即可,我们可以以同样的方式在hardware目录下再新建SD目录,SPI目录,条理清晰。

4) SPI目录下,New>Source File,填写文件名spi.c,内容是SPI初始化函数以及读写函数,在新建个spi.h文件用来声明函数,这个新的头文件需要添加到头文件寻址路径中,点击菜单栏工程属性页按钮,在弹出的页面中,如下图,点击绿色加号添加路径即可

5.png

部分代码截图如下,有详细注释,不再赘述

6.png

7.png

5) SD目录下新建sd.c ,sd.h,添加头文件路径方式与上条一致,sd.h文件主要包括各种宏定义及函数声明,包括SD卡类型定义、SD卡指令定义等以及函数声明;

sd.c文件主要进行SD初始化等操作,关于SD卡初始化函数SD_Initialize,其具体操作流程如下:

1)调用SD_SPI_Init函数初始化GPIO口及SPI工作模式,同时控制片选引脚使之输出                  高电平;

2)利用for循环并调用SD_SPI_ReadWriteByte函数进行10读写操作,,同时产生80                  个时钟信号,满足SD卡初始化至少需要74个时钟的要求;

3)调用SD_SendCmd函数发送CMD0命令,复位SD卡同时进入空闲状态;

4)调用SD_SendCmd函数发送相关命令对SD卡版本类型进行判断,同时返回响应信                   息。

关于sd.c文件中其他函数,程序中都有相应注释,可结合注释以及《 Physical Layer Simplified Specification V2.0》手册进行理解。

 

部分代码如下:

 8.png

 

9.png

6) main.c文件主要进行相关函数初始化以及SD卡插入检测、初始化检测以及读取SD卡容量大小

10.png

7) 在工具栏中点击编译按钮,进行编译,生成二进制文件,开发环节结束

3、验证

点击菜单栏下载按钮,进行下载,插入SD卡,从串口助手可以看到输出正常

 11.png

 

 





关键词: RISC-V     MCU     嵌入式开发    

助工
2021-10-27 14:20:28    评分
2楼

谢谢


菜鸟
2021-10-27 14:58:38    评分
3楼

感谢楼主的分享,很实用了。


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