STM32_SD卡的SDIO通信_DMA读写

本篇，将使用CubeMX+Keil，创建一个SD卡的DMA读写工程。

目录

一、简述

[二、CubeMX 配置 SDIO + DMA](#二、CubeMX 配置 SDIO + DMA)

[三、Keil 编辑代码](#三、Keil 编辑代码)

四、实验效果

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实现效果，如下图：

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一、简述

上篇已简单介绍了SD、SDIO，本篇不再啰嗦，有兴趣的可翻看上篇:

STM32_SD卡的SDIO通信_基础读写-CSDN博客

使用SD卡存储数据，常用的两种方式：

• DMA读写(不带文件系统）：逻辑简单、代码体积小，适合只做数据存储的应用。
• 模拟U盘方式(FATFS+USB)：方便电脑端文件存储，但代码体积大、文件解释麻烦。

两种方式各有优劣，得按硬件限制、方案需求而进行选择。

本篇示范的是：不带FATFS的DMA读写。

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二、CubeMX 配置 SDIO + DMA

新建工程部分，略过。

1、使能SDIO

• **Mode :**选择 SD 4 bits Wide bus ;
• **DMA Settings :**添加SDIO_RX、SDIO_TX这两项; 其它参数默认;
• 其它参数 ：F4系列不用修改配置，默认即可。F103系列，需把时钟分频系数修改为 6，即SDIOCLK Clock divide factor这一项，默认0，修改为6, 不然会通信失败。

2、开启SDIO全局中断，修改中断优先级

3、时钟设置

进入时钟树配置页面。

如果之前没配置过SDIO、USB，这时就会弹窗：是否自动配置所需时钟？

选择：NO ，手动修改即可。

不推荐 Yes，因为它将针对已使能的SDIO、USB进行必须值的配置，而已设置好的系统时钟，将会被修改成其它值。

F4系列，如果板子用25M晶振，使用下图配置即可；如果是8M晶振，修改晶振、分频两处为8即可。

重点：箭头所指的Q值，它用于控制USB 、SDIO和随机数生成器的时钟，这个时钟必须是 48M ! 因此，这里设置为 7;

好了，已完成配置。

重新生成工程，即可！

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三、Keil 编辑代码

1、打开keil 工程，先重新编译一次。

• 正常情况，编译是0 Error的。
• 如果有Error, 应该是新建工程时，路径、名称有中文了，重新开建工程，改为英文即可。

2、重要修改：SD卡的初始化，使用 1-bit 模式

CubeMX生成的SDIO初始化代码，有一个bug，需要手动修改，操作如下：

• 右击 main.c 文件中函数 MX_SDIO_SD_Init(),
• 在弹出菜单中：Go To Ddfinition Of ...; 将跳转到SD卡初始化函数内部;

跳转到 sdio.c文件的 MX_SDIO_SD_Init()函数内部后，

把下图位置中的 4B，改为 1B ；

它下面还有一个4B，不用修改，只修改刚才那个即可。不要改错位置了！

++重要！CubeMX每次重新生成后，都要手动修改一次++。如果不修改，初始化过程会导致程序卡死。

3、DMA 读写函数 介绍

我们在上篇介绍SD卡的基础读写时，使用的4个函数，如下：

这4个函数，在本工程中，还是可用的。

1、获取SD卡信息
HAL_SD_CardInfoTypeDef pCardInfo = {0};          // SD卡信息结构体
HAL_SD_GetCardInfo(&hsd, &pCardInfo);            // 获取 SD 卡的信息

2、读数据
HAL_SD_ReadBlocks(&hsd, aOldData, 7, 2, 3000);   //  SD卡的句柄、数据、块地址、块数量、超时ms

3、写数据
HAL_SD_WriteBlocks(&hsd, aTestData, 7, 2, 3000)  //  SD卡的句柄、数据、块地址、块数量、超时ms

4、擦除数据
HAL_SD_Erase(&hsd, 7, 8)  //  SD卡的句柄、块起始地址、块结束地址

本篇通过DMA读写，将使用以下两个读写函数：

（和基础读写的函数名称近似，只是多了后辍"_DMA"）

4、读取数据_通过DMA
HAL_SD_ReadBlocks_DMA(&hsd, aOldData, 7, 2);    // 读取SD卡指定块的数据; 参数：SD句柄、数据地址、块起始地址、需要读取的块数量;

5、写入数据_通过DMA
HAL_SD_WriteBlocks_DMA(&hsd, aTestData, 7, 2);  // 向指定块写入数据; 参数：SD句柄、数据地址、块起始地址、需要写入的块数量;

注意机制的不同：

• 基础读、写函数： HAL_SD_ReadBlocks() 和 HAL_SD_WriteBlocks() ，它俩是"死等式"执行的，即，读写完成、操作超时，才能结束函数、并返回执行状态，执行下一行代码。如果数据量大，会"卡"程序。
• DMA读、写函数：HAL_SD_ReadBlocks_DMA() 和 HAL_SD_WriteBlocks_DMA() ，将按函数的参数配置、启动DMA后，就会退出函数，执行下一行代码。

4、中断回调函数

通过DMA读、写后，有两种方式可以知道读写操作是否完成:

1. 通过HAL_SD_GetState(&hsd)获取状态；
2. 通过它俩的中断回调函数。本篇将使用中断回调函数的方式，这样操作性更好;

中断回调函数需要自行手写，可以写在 it.c 或 main.c底部 ，它俩分别是：

1、DMA TX 传输完成 中断回调函数

void HAL_SD_TxCpltCallback(SD_HandleTypeDef *hsd)
{
    printf("写入完成\r\n");
}

2、DMA RX 传输完成 中断回调函数
void HAL_SD_RxCpltCallback(SD_HandleTypeDef *hsd)
{
    printf("读取完成\r\n");
}

5、具体读写操作示例

首先说明一点，本示例示范如何通过DMA读写，而示范代码中的状态判断，只是提供一个思路，这种写法是不高效的，需按自身方案作出适合的修改。

第一步：新建两个变量，作为DMA读写完成的标志。

在main()的上方，新建两个变量，作为读写结束的标志：

volatile uint8_t myFlagSDReadReady = 0;    // 读取传输完成标志; 重要：CubeMX生成的Keil工程，编译优化等级默认是3，如果变量没有标记为易变的（volatile），编译器可能会认为其值在循环中不会改变，从而导致优化后的代码无法正确检测到变量值的变化，特别是在空循环体中。
volatile uint8_t myFlagSDWriteReady = 0;   // 写入传输完成标志; 重要：CubeMX生成的Keil工程，编译优化等级默认是3，如果变量没有标记为易变的（volatile），编译器可能会认为其值在循环中不会改变，从而导致优化后的代码无法正确检测到变量值的变化，特别是在空循环体中。

技巧：

这里用了volatile关键字修饰变量。

因为示范代码中有几段 while (myFlagSDReadReady == 0) 这样的空循环判断变量状态变化。

而CubeMX生成的工程，默认编译优化等级是3。编译时会把这一段中的变量误判为是不变的，编译运行后，就会导致循环体"卡死"。

使用 volatile 修饰，是告诉编译器不要优化它，每次循环时都必须从内存中读一次这变量的真实值。

编写完成后，位置如下图：

第二步：在main() 下方，即/* USER CODE BEGIN 4 */下面，编写需要的两个中断回调函数：

/*DMA Tx传输完成中断回调函数*/
void HAL_SD_TxCpltCallback(SD_HandleTypeDef *hsd)
{
    myFlagSDWriteReady = 1;   // 写入传输完成标志; 重要：CubeMX生成的Keil工程，编译优化等级默认是3，如果变量没有标记为易变的（volatile），编译器可能会认为其值在循环中不会改变，从而导致优化后的代码无法正确检测到变量值的变化，特别是在空循环体中。
}

/*DMA Rx传输完成中断回调函数*/
void HAL_SD_RxCpltCallback(SD_HandleTypeDef *hsd)
{
    myFlagSDReadReady = 1;    // 读取传输完成标志; 重要：CubeMX生成的Keil工程，编译优化等级默认是3，如果变量没有标记为易变的（volatile），编译器可能会认为其值在循环中不会改变，从而导致优化后的代码无法正确检测到变量值的变化，特别是在空循环体中。
}

编写完成后，位置如下图：

第三步：在 main()函数内，/* USER CODE BEGIN 2 */ 注释下方，编写读写代码：

有点点长，建议直接复制。

其实，有效的读写只是简单的几行而已，这里写了一堆，只是为了展示。

代码里已附详细注释，整体流程是：

• 获取SD卡信息
• 读取测试块的原数据
• 写入测试
• 擦除测试
• 写回原数据

    /***************** SD卡读写通信测试 *****************/
    /* 1、获取卡信息，打印到串口助手                    */
    /* 2、读测试：读出测试位置原数据，保存在 aOldData[] */
    /* 3、写测试：在测试的块上，写入指定数据            */
    /*    读出刚才写入的块数据，打印到串口助手观察      */
    /* 4、擦除测试：擦除指定块上的数据                  */
    /*    读出刚才擦除块的数据，打印到串口助手观察      */
    /* 5、写回原数据到指定位置                          */
    /*    读出刚才写入的块数据，打印到串口助手观察      */

    #define SD_TEST_SIZE    1024                                       // 测试数据的字节数，刚好是2个块大小：2x512
    static uint8_t aOldData[SD_TEST_SIZE] = {0};                       // 用于存放旧数据，先读出来，测试完了，再把旧数据写回去
    static uint8_t aTestData[SD_TEST_SIZE] = {0};                      // 临时缓存，用来存放测试数据
    HAL_SD_CardInfoTypeDef pCardInfo = {0};                            // SD卡信息结构体

    uint8_t status = HAL_SD_GetCardState(&hsd);                        // SD卡状态标志值
    if (status == HAL_SD_CARD_TRANSFER)
    {
        /* 1、获取卡信息，打印到串口助手 */
        HAL_SD_GetCardInfo(&hsd, &pCardInfo);                          // 获取 SD 卡的信息
        printf("\r1、获取SD卡信息 ... \r\n");
        printf("卡类型：%d \r\n", pCardInfo.CardType);                 // 类型返回：0-SDSC、1-SDHC/SDXC、3-SECURED
        printf("卡版本：%d \r\n", pCardInfo.CardVersion);              // 版本返回：0-CARD_V1、1-CARD_V2
        printf("块数量：%d \r\n", pCardInfo.BlockNbr);                 // 可用的块数量
        printf("块大小：%d \r\n", pCardInfo.BlockSize);                // 每个块的大小; 单位：字节
        printf("卡容量：%lluG \r\n", ((unsigned long long)pCardInfo.BlockSize * pCardInfo.BlockNbr) / 1024 / 1024 / 1024);  // 计算卡的容量

        HAL_Delay(1000);                                               // 重要：稍作延时再开始读写测试; 避免有些仿真器烧录期间的多次复位，短暂运行了程序，导致下列读写数据不完整。

        /* 2、读测试：读出测试位置原数据，保存在 aOldData[] */
        printf("\r2、读取测试块的原数据 ... \r\n");
        memset(aOldData, 0, SD_TEST_SIZE);                             // 清0数组的数据
        myFlagSDReadReady = 0;                                         // 读取传输完成标志。当DMA传输结束后，在DMA中断回调函数里(已写在main.c底部), 把这个变量赋值1.
        HAL_SD_ReadBlocks_DMA(&hsd, aOldData, 7, 2);                   // 读取SD卡指定块的数据; 参数：SD句柄、数据地址、块起始地址、需要读取的块数量;
        while (myFlagSDReadReady == 0);                                // 等待传输完成; 重要：CubeMX生成的Keil工程，编译优化等级默认是3，如果变量没有标记为易变的（volatile），编译器可能会认为其值在循环中不会改变，从而导致优化后的代码无法正确检测到变量值的变化，特别是在空循环体中。
        for (uint32_t i = 0; i < SD_TEST_SIZE; i++)                    // 打印 原始数据
            printf("%X ",  aOldData[i]);
        printf("\r\n");

        /* 3-1、写测试：在测试的块上写入数据 */
        printf("\r3、SD卡 写入测试 ...\r\n");
        memset(aTestData, 0x8, SD_TEST_SIZE);                          // 整个数组填充指定值，作为测试写入的数据
        myFlagSDWriteReady = 0;                                        // 写入传输完成标志。当DMA传输结束后，在DMA中断回调函数里(已写在main.c底部), 把这个变量赋值1.
        HAL_SD_WriteBlocks_DMA(&hsd, aTestData, 7, 2);                 // 向指定块写入数据; 参数：SD句柄、数据地址、块起始地址、需要写入的块数量;
        while (myFlagSDWriteReady == 0);                               // 等待传输完成; 重要：CubeMX生成的Keil工程，编译优化等级默认是3，如果变量没有标记为易变的（volatile），编译器可能会认为其值在循环中不会改变，从而导致优化后的代码无法正确检测到变量值的变化，特别是在空循环体中。
        printf("对指定块写入结束! \r写入的数据是：\n");
        for (uint32_t i = 0; i < SD_TEST_SIZE; i++)                    // 打印 写入的数据
            printf("%X ",  aTestData[i]);
        printf("\r\n");
        /* 3-2、读出现在块内的数据 */
        printf("\r现在块内的数据是：\r\n");
        memset(aTestData, 0, SD_TEST_SIZE);                            // 清0数组的数据
        myFlagSDReadReady = 0;                                         // 读取传输完成标志。当DMA传输结束后，在DMA中断回调函数里(已写在main.c底部), 把这个变量赋值1.
        HAL_SD_ReadBlocks_DMA(&hsd, aTestData, 7, 2);                  // 读SD卡数据块; 参数：SD句柄、数据地址、块起始地址、读的块数量;
        while (myFlagSDReadReady == 0);                                // 等待传输完成; 重要：CubeMX生成的Keil工程，编译优化等级默认是3，如果变量没有标记为易变的（volatile），编译器可能会认为其值在循环中不会改变，从而导致优化后的代码无法正确检测到变量值的变化，特别是在空循环体中。
        for (uint32_t i = 0; i < SD_TEST_SIZE; i++)                    // 打印 写入后块内现在数据
            printf("%X ",  aTestData[i]);
        printf("\r\n");

        /* 4-1、擦除测试：擦除指定块上的数据  */
        printf("\r4、擦除块测试 ...\r\n");
        if (HAL_SD_Erase(&hsd, 7, 8) == HAL_OK)                        // 擦除SD卡上的数据; 参数：SD结构体、块的起始地址、块的结束地址
        {
            while (HAL_SD_GetCardState(&hsd) != HAL_SD_CARD_TRANSFER); // 等待卡的读写操作结束
            printf("擦除 成功！ \r\n");
        }
        else
        {
            printf("擦除 失败！ \r\n");
        }
        /* 4-2、读取，擦除后指定块上的数据  */
        printf("擦除后，现在块内的数据是：\r\n");
        memset(aTestData, 0, SD_TEST_SIZE);                            // 清0数组的数据
        myFlagSDReadReady = 0;                                         // 读取传输完成标志。当DMA传输结束后，在DMA中断回调函数里(已写在main.c底部), 把这个值赋值1.
        HAL_SD_ReadBlocks_DMA(&hsd, aTestData, 7, 2);                  // 读SD卡数据块; 参数：SD句柄、数据地址、块起始地址、读的块数量;
        while (myFlagSDReadReady == 0);                                // 等待传输完成; 重要：CubeMX生成的Keil工程，编译优化等级默认是3，如果变量没有标记为易变的（volatile），编译器可能会认为其值在循环中不会改变，从而导致优化后的代码无法正确检测到变量值的变化，特别是在空循环体中。
        for (uint32_t i = 0; i < SD_TEST_SIZE; i++)                    // 打印 块内现在的数据
            printf("%X ",  aTestData[i]);
        printf("\r\n");

        /* 5-1、写回测试块上的原始数据 */
        printf("\r5、写回原数据 ...\r\n");
        //memset(aOldData, 0, SD_TEST_SIZE);                           // 这行是备用的，为了测试后写入特定数据
        myFlagSDWriteReady = 0;                                        // 写入传输完成标志。当DMA传输结束后，在DMA中断回调函数里(已写在main.c底部), 把这个变量赋值1.
        HAL_SD_WriteBlocks_DMA(&hsd, aOldData, 7, 2);                  // 向指定块写入数据; 参数：SD句柄、数据地址、块起始地址、需要写入的块数量;
        while (myFlagSDWriteReady == 0);                               // 等待传输完成; 重要：CubeMX生成的Keil工程，编译优化等级默认是3，如果变量没有标记为易变的（volatile），编译器可能会认为其值在循环中不会改变，从而导致优化后的代码无法正确检测到变量值的变化，特别是在空循环体中。
        printf("写入结束! \n");
        /* 5-2、读取现在块内的数据 */
        printf("现在块内的数据是: \r\n");
        memset(aTestData, 0, SD_TEST_SIZE);                            // 清0数组的数据
        myFlagSDReadReady = 0;                                         // 读取传输完成标志。当DMA传输结束后，在DMA中断回调函数里(已写在main.c底部), 把这个值赋值1.
        HAL_SD_ReadBlocks_DMA(&hsd, aTestData, 7, 2);                  // 读SD卡数据块; 参数：SD句柄、数据地址、块起始地址、读的块数量;
        while (myFlagSDReadReady == 0);                                // 等待传输完成; 重要：CubeMX生成的Keil工程，编译优化等级默认是3，如果变量没有标记为易变的（volatile），编译器可能会认为其值在循环中不会改变，从而导致优化后的代码无法正确检测到变量值的变化，特别是在空循环体中。
        for (uint32_t i = 0; i < SD_TEST_SIZE; i++)                    // 打印 块内现在的数据
            printf("%X ",  aTestData[i]);
        printf("\r\n\r\n");

        printf("SD卡 读写测试结束！\r\n");
    }

编写完成后，位置如下图：

至此，代码编写完成，可以编译、烧录了。

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四、实验效果

程序运行后，串口助手输出如下：

如有错漏 ，望指正~~~！