Подключение SD карты к микроконтроллеру.

Всем доброго дня! Сегодня мы поговорим о подключении карты памяти SD к микроконтроллеру STM32.

Казалось бы, памяти полно у контроллеров STM32F10x, зачем там еще дополнительная, но это впечатление обманчиво ) Вот, например, надо нам на дисплей вывести пару-тройку разных изображений — формат 320*240 — то есть 76800 пикселей, каждому из которых соответствует целых 2 байта. Вот и получаем около 150 кБ на одну картинку. А это немало по меркам микроконтроллера, и не факт, что две разные картинки удастся запихать в его Flash память. Или надо нам хранить большие объемы информации, данные с какого-нибудь датчика, к примеру. Да еще так, чтобы эти данные были доступны и после отключения питания. Вот тут то нам и пригодится внешняя память. И отличным решением будет SD карта памяти или MMC. К слову в этой статье мы будем проводить опыты над картой micro SD.

Для начала пара слов о самой карте памяти, точнее о ее распиновке. Выглядит все это дело следующим образом:
Карта памяти micro SD


Итак, что тут у нас? Ну сразу видно, что выводов у нее целых восемь штук. Назначение выводов следующее (слева направо):

Распиновка карты памяти
Колонка SPI Mode нам намекает на то, что SD карта взаимодействует с микроконтроллером при помощи интерфейса SPI. НО! Мы пойдем по другому пути 😉 Все дело в том, что STM32 имеют на своем борту готовый периферийный модуль для работы именно с картами памяти, и называется он SDIO.

Вообще взаимодействие с картами памяти заключается в передаче им определенных команд. Некоторые команды требует наличия аргумента, некоторые нет. Команды можно найти в официальной документации на конкретную карту. Так вот встроенный модуль SDIO дает возможность значительно упростить процесс передачи команд, да и вообще процесс работы с внешними картами памяти. Например, вот регистр SDIO_CMD — туда мы просто напросто записываем код команды, которую хотим передать карте. Или вот статусный регистр SDIO_STA — там целых 24 флага на каждый чих, то есть для большого количества событий.

Кстати STM радует еще и добротной документацией на все это дело. Вот, к примеру, подробное описание инициализации для карты памяти SD (аналогично все описано для других типов карт):

Процесс инициализации

Ну, собственно, пора перейти к практическому примерчику. Поковыряем-ка Standard Peripheral Library.

В файле stm32f10x_sdio.h по традиции находим структуры для всевозможной настройки — то есть для выбора источника тактового сигнала, частоты контроллера SDIO, настройки количества передаваемых байт. Там все так щедро откомментировано, что даже не хочется отдельно это повторять )) Просто смотрите:

typedef struct
{
  uint32_t SDIO_ClockEdge;            /* Specifies the clock transition on which the bit capture is made.
                                           This parameter can be a value of @ref SDIO_Clock_Edge */
 
  uint32_t SDIO_ClockBypass;          /* Specifies whether the SDIO Clock divider bypass is
                                           enabled or disabled.
                                           This parameter can be a value of @ref SDIO_Clock_Bypass */
 
  uint32_t SDIO_ClockPowerSave;       /* Specifies whether SDIO Clock output is enabled or
                                           disabled when the bus is idle.
                                           This parameter can be a value of @ref SDIO_Clock_Power_Save */
 
  uint32_t SDIO_BusWide;              /* Specifies the SDIO bus width.
                                           This parameter can be a value of @ref SDIO_Bus_Wide */
 
  uint32_t SDIO_HardwareFlowControl;  /* Specifies whether the SDIO hardware flow control is enabled or disabled.
                                           This parameter can be a value of @ref SDIO_Hardware_Flow_Control */
 
  uint8_t SDIO_ClockDiv;              /* Specifies the clock frequency of the SDIO controller.
                                           This parameter can be a value between 0x00 and 0xFF. */
 
} SDIO_InitTypeDef;
 
typedef struct
{
  uint32_t SDIO_Argument;  /* Specifies the SDIO command argument which is sent
                                to a card as part of a command message. If a command
                                contains an argument, it must be loaded into this register
                                before writing the command to the command register */
 
  uint32_t SDIO_CmdIndex;  /* Specifies the SDIO command index. It must be lower than 0x40. */
 
  uint32_t SDIO_Response;  /* Specifies the SDIO response type.
                                This parameter can be a value of @ref SDIO_Response_Type */
 
  uint32_t SDIO_Wait;      /* Specifies whether SDIO wait-for-interrupt request is enabled or disabled.
                                This parameter can be a value of @ref SDIO_Wait_Interrupt_State */
 
  uint32_t SDIO_CPSM;      /* Specifies whether SDIO Command path state machine (CPSM)
                                is enabled or disabled.
                                This parameter can be a value of @ref SDIO_CPSM_State */
} SDIO_CmdInitTypeDef;
 
typedef struct
{
  uint32_t SDIO_DataTimeOut;    /* Specifies the data timeout period in card bus clock periods. */
 
  uint32_t SDIO_DataLength;     /* Specifies the number of data bytes to be transferred. */
 
  uint32_t SDIO_DataBlockSize;  /* Specifies the data block size for block transfer.
                                     This parameter can be a value of @ref SDIO_Data_Block_Size */
 
  uint32_t SDIO_TransferDir;    /* Specifies the data transfer direction, whether the transfer
                                     is a read or write.
                                     This parameter can be a value of @ref SDIO_Transfer_Direction */
 
  uint32_t SDIO_TransferMode;   /* Specifies whether data transfer is in stream or block mode.
                                     This parameter can be a value of @ref SDIO_Transfer_Type */
 
  uint32_t SDIO_DPSM;           /* Specifies whether SDIO Data path state machine (DPSM)
                                     is enabled or disabled.
                                     This parameter can be a value of @ref SDIO_DPSM_State */
} SDIO_DataInitTypeDef;

Отметим как в SPL реализована передача команд карте памяти. Для этих целей отведена отдельная структура SDIO_CmdInitTypeDef. В поле SDIO_CmdIndex вводим код команды, в поле SDIO_Argument — аргумент команды, также заполняем остальные поля. Осталось как то эти данные запихать в карту micro SD 😉 А для этого нам приготовили функцию:

SDIO_SendCommand (SDIO_CmdInitTypeDef *SDIO_CmdInitStruct)

В качестве аргумента передаем ей как раз таки созданную нами структуру. Для записи данных есть функция — SDIO_WriteData(uint32_t Data). После вызова этой функции данные окажутся в специально предназначенном для этого регистре — SDIO_FIFO.

Вот так вот осуществляется работа с модулем SDIO в STM32F10x )

Теперь перейдем к практике наконец-то. Я снова буду работать с платой Mini STM32, поскольку добрые китайцы озадачились установкой на нее слота для карты памяти micro SD. Вот схема подключения разъема для карты к микроконтроллеру:
Схема подключения

Для написания программы воспользуемся готовым примером для Keil’а — стащим оттуда два файла, в которых реализовано что-то вроде драйвера для работы с картами — это файлы sdcard.c и sdcard.h. Создаем новый проект, цепляем туда эти файлы, а кроме того, естественно, файлы CMSIS и SPL. Вот готовый проект, в который все уже добавлено — остается только написать код функции main() )

Проект для работы с SDIO

В файле sdcard.c реализованы всевозможные функции для работы с картой памяти, нам теперь остается их только использовать 😉 Пишем код! Для примера запишем на micro SD 512 байт тестовых данных, а затем попробуем их считать:

/*******************************************************************/
// Цепляем нужные файлы
#include "stm32f10x.h"
#include "sdcard.h"
 
 
 
/*******************************************************************/
// Массивы входных и выходных данных и переменная для хранения данных
// о нашей карте
uint8_t writeBuffer[512];
uint8_t readBuffer[512];
SD_CardInfo SDCardInfo;
 
 
 
/*******************************************************************/
int main()
{
    // Тестовые данные для записи
    for (uint16_t i = 0; i < 512; i++)
    {
        writeBuffer[i] = i % 256;
        readBuffer[i] = 0;
    }
 
 
    // Иницилизация карты
    SD_Init();
    // Получаем информацию о карте
    SD_GetCardInfo(&SDCardInfo);
    // Выбор карты и настройка режима работы
    SD_SelectDeselect((uint32_t) (SDCardInfo.RCA << 16));
    SD_SetDeviceMode(SD_POLLING_MODE);
    // И вот наконец то запись и чтение
    SD_WriteBlock(0x00, writeBuffer, 512);
    SD_ReadBlock(0x00, readBuffer, 512);
 
    while(1)
    {
    }
}
 
 
 
/*******************************************************************/

Обратите внимание, что SD карта поддерживает запись блоками по 512 байт.

Если мы запустим программу под отладчиком, то увидим, что считанные данные соответствуют записанным =) Так что эксперимент можем считать удавшимся. На этом на сегодня заканчиваем, до скорых встреч!

Понравилась статья? Поделись с друзьями!

Подключение SD карты к микроконтроллеру.: 43 комментария
  1. Спасибо! Очень полезно и познавательно ! Хотелось бы видеть такое также для PIC32 и Stellaris LaunchPad .

  2. А возможно ли записать на SD исполняемый код? Запустить на микроконтроллере операционную систему реального времени?

  3. Отличная статья: нужная тема , короткое ясное изложение материала. Спасибо!

  4. Скажите, пожалуйста, а почему оно не компилируется в ИАРЕ? И какую версию ИАРА Вы использовали?

  5. SD_WriteBlock(0x00, writeBuffer, 512) — и МК простаивает, ожидая записи в медленную FLASH память.
    Эти функции надо использовать только в RTOS.

      • Я просто тоже так начинал программировать МК (после программирования в Windows). Только когда задачи пошли посложнее — пришлось переучиваться — использовать прерывания, иначе МК не успевал обрабатывать показания датчиков и т.д.

        • Тут цель просто была наиболее простой пример создать с использованием функций SDIO. В принципе так организовано и описание другой периферии, а люди уже сами смотрят как под свои задачи лучше будет сделать

  6. А какие объемы sd-card можно использовать? 16Гб, например, потянет? Или это не имеет значения?

    • Потянет, думаю. Не слышал про ограничения никогда, но специально этим вопросом не задавался..

  7. Спасибо!

    Прочитал в даташите что в STM32 интерфейс SDIO поддерживает (Full compliance with SD Memory Card Specifications Version 2.0)
    А как насчёт Ver.3.0 (Class 10)? Будет работать???

  8. Уважаемый Aveal ответьте пожалуйста адресация SD карты байтовая и третий аргумент функции — SD_WriteBlock(0x00, writeBuffer, 512); число байт, в тоже время в модуль SDIO запись словами. На сколько надо увеличивать первый аргумент этой функции для записи следующего блока на 512(число байт) или на 128(число слов) ?

  9. Доброго времени суток.
    Третий день сижу — уже до уровня регистров спустился (SDIO)…хоть убиться, карта не отвечает ни на одну команду. Причем после отправки, флаг в регистре статуса ставится, что ответ принят, а регистр ответа пуст…единственное, подключил без внешних подтягивающих резисторов(подтянул внутри МК)…

  10. Проблему решил внешними резисторами, спасибо, но есть еще проблема, может еще раз поможете? Никак флаг busy не снимается при инициализации. Вроде все правильно посылаю.
    Может быть такое, что stm32f4 не поддерживает SDHC?

    • Я кстати слышал уже когда-то, что SDHC почему-то не работает ) Но вообще должно работать мне кажется

  11. я должен записать звуковой сигнал на микроконтроллеру. но память не достаточно память мироконтроллера. есть такие устройства, что бы имеют 0.5-1Mb память

  12. Спасибо за драйвер, но у меня проект запустился после небольшой правки в файлах (запускал под СооСох). Просто так не заработал, ругается

  13. Сама статья полезная, но не сильно примечательная, но всё равно спасибо! А вот stm’овский проект с работой с sdio это просто сказка! Спасибо что выложили здесь! Пришлось поправить его, конечно, для stm32f4, с dma не разбирался, поэтому выключил её полностью. Ещё есть особенность, что в функции инициализации между deinit() и sdcard_on () необходимо вставить небольшую задержку, у меня иначе не начиналась работа с картой. Вообще перефирия молчала.
    А можно привести ссылку или какую полезную инфу на связь sdio и fat?

  14. А распиновка точно правильная?
    9й пин вообще находится в начале карты немного смещен от первого, а на этой схеме 9й это 1й?

  15. Здравствуйте, реализовал данный пример на stm32f4DISCO дма и конфигурацию пинов исправил, однако программа зацикливается в CmdResp1Error(). C чем это м.б. связано. Использую флешку на 4Gb.

    while (!(status & (SDIO_FLAG_CCRCFAIL | SDIO_FLAG_CMDREND | SDIO_FLAG_CTIMEOUT)))
    {
    status = SDIO->STA;
    } //Вот здесь циклит

    • Ну с чем это может быть связано?
      Капитан Очевидность: не взводится ни один флаг — SDIO_FLAG_CCRCFAIL | SDIO_FLAG_CMDREND | SDIO_FLAG_CTIMEOUT
      Физический интерфейс правильно настроен? осциллограф или анализатор есть?

  16. Запись с мусором ещё ладно, но вот это кажется мне весьма неосмотрительным:

    uint32_t readBuffer[4];
    SD_ReadBlock(0x00, readBuffer, 512);

    Куда попадут лишние 496 байт знает только линкёр =)
    SDCardInfo, скорее всего, придёт после этого в негодность.

    • Мда, видимо из двух проектов для статьи копировал код и поспешил… Спасибо за замечание )

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *