STM32CubeMX 下载和安装 详细教程
【HAL库】STM32CubeMX开发----STM32F407----目录
STM32F407：SD卡存储----SDIO基础通信和DMA读写----程序源码

一、SD卡基础信息

SD卡，全称Secure Digital Memory Card（安全数码卡），是嵌入式设备上常用的一种存储介质。

1. 物理尺寸

（1）标准 SD 卡：相机、记录仪常用，尺寸 32×24×2.1mm。
（2）Micro SD（TF 卡）：单片机、STM32、摄像头、OTA 升级主流，15×11×1mm。
（3）Mini SD：淘汰，几乎不用。

每种卡形状大小不一，但功能一样：遵循相同的 SD卡协议 、相同的命令集、相同的块大小(512)。只需确保SDIO引脚配置正确，并且遵循SD卡协议发送正确的命令，程序即可通用。
目前，STM32开发板、Linux开发板 等，预留的卡座，一般是TF卡座，因为它占用空间最少。

2. 容量等级

重点：STM32 做 OTA / 日志存储优先 8GB/16GB/32GB SDHC FAT32，兼容性最好。

3. 速度等级

SD卡是Flash存储，读写速度特点是：读快、写慢。
SD卡的最低写入速度，用Class等级来标识。
在表面丝印上，一般会有Class字样，它后面的数表示最低写入速度，单位是：MB/s。或者，会用一个外面带半圆的数字表示。

4. 存储结构

存储层级

（1）扇区 Sector：512Byte，软件操作最小单元
（2）簇 Cluster：多个扇区组成，文件系统分配空间单位（FAT32 常见 4/8/16 扇区一簇）
（3）块 Block：硬件擦写单元（若干扇区）

• 标准 SD：1 扇区 = 512 字节（FATFS 固定操作单位）
• 所有读写、擦除必须按 512 字节对齐，不能单字节随意写
• 一次读写最小 512 字节，读 / 写不足 512 字节也要填充凑整扇区
• 最小擦除单元 = N × 512Byte 数据块

5. 擦写寿命

SD 内部 NAND Flash 最小擦写单元为 Block（几十 KB）。

SD 卡自带硬件 FTL 磨损均衡

SD 卡内部集成主控 + FTL 闪存转换层，主机不用管磨损：

• 主机只操作 512B 逻辑扇区；
• 卡内部自动把逻辑扇区映射到不同物理擦除块；
• 均匀分散擦写压力，不会某一块提前报废；
• 写入量不大时，实际使用寿命会比裸 Flash 提升几十倍。

二、SD卡接口SDIO

STM32的SDIO外设与SD卡通信，通用接线如下图。

注：当使用弹簧式SD卡座，会有第9个脚(CD)，可不接。它用于判断SD卡是否插入，当插入SD卡时，此脚输出低电平。

三、使用STM32CubeMX----新建工程

步骤1：打开 STM32CubeMX 软件

具体STM32CubeMX界面如下：

步骤2：选择 从MCU开始我的项目

步骤3：选择MCU芯片

我们本次实验选择STM32F407VET6芯片做MCU。

进入工程编辑，具体界面如下：

步骤4：设置烧写方式为 SWD模式

这一步必须选择一种烧写方式，否则烧写一次程序后，芯片中就没法再次烧写程序了。需要硬件重启才可以重新烧写程序。

STM32烧写程序连接方式详解

步骤5：设置时钟源

设置外部晶振为芯片系统时钟源。

步骤6：设置SDIO

• Mode：选择SD的四线模式，即 SD 4 bits Wide bus.
• 参数部分：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，由默认0改为6, 不然会通信失败。
  

步骤7：时钟配置

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，必须为48M。

步骤8：项目编辑

步骤9：代码生成编辑

步骤10：点击 GENERATE CODE 生成代码

新建的工程，已经生成，接下来就是对工程代码的编辑。

四、使用keil5----编辑程序

想要使用keil5打开工程，需要电脑先安装 keil5编译环境，具体操作流程。
可以点击下方文章链接：Keil5编译环境搭建流程----STM32和GD32

步骤1：使用keil5打开工程

点击工程文件中的MDK-ARM文件

打开keil5工程

打开代码，编译运行一下，没有错误和告警为正常。

步骤2：用户代码 编辑位置

用户代码要写在USER xxxx BEGIN xxx和USER xxxx END xxx之间。
这样下次使用STM32CubeMX重新生成代码后，自己写的代码不会被删除。

步骤3：修改代码

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

• 编译后，右击 main.c 文件中函数 MX_SDIO_SD_Init(),
• 在弹出菜单中：Go To Definition Of …; 将跳转到SD卡初始化函数;
  
  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 ；
  重点：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。
  

步骤4：使用到的HAL库函数

typedefstruct{uint32_tCardType;//SD卡类型uint32_tCardVersion;//SD卡版本uint32_tClass;//SD卡等级uint32_tRelCardAdd;//SD卡地址uint32_tBlockNbr;//SD卡容量(块)uint32_tBlockSize;//SD卡块大小(字节)}HAL_SD_CardInfoTypeDef;//SD卡信息结构体typedefuint32_tHAL_SD_CardStateTypeDef;//SD卡状态信息#defineHAL_SD_CARD_READY0x00000001U//SD卡状态准备就绪#defineHAL_SD_CARD_IDENTIFICATION0x00000002U//SD卡识别状态#defineHAL_SD_CARD_STANDBY0x00000003U//SD卡待机状态#defineHAL_SD_CARD_TRANSFER0x00000004U//SD卡传输状态#defineHAL_SD_CARD_SENDING0x00000005U//SD卡正在发送状态#defineHAL_SD_CARD_RECEIVING0x00000006U//SD卡正在接收状态#defineHAL_SD_CARD_PROGRAMMING0x00000007U//SD卡编程状态#defineHAL_SD_CARD_DISCONNECTED0x00000008U//SD卡断开连接状态#defineHAL_SD_CARD_ERROR0x000000FFU//SD卡响应状态// 1、获取 SD 卡的状态---参数：SD卡的句柄HAL_SD_CardStateTypeDefHAL_SD_GetCardState(SD_HandleTypeDef*hsd);// 2、获取 SD 卡的信息---参数：SD卡的句柄、SD卡信息HAL_StatusTypeDefHAL_SD_GetCardInfo(SD_HandleTypeDef*hsd,HAL_SD_CardInfoTypeDef*pCardInfo);//3、读数据---参数：SD卡的句柄、数据、块地址、块数量、超时msHAL_StatusTypeDefHAL_SD_ReadBlocks(SD_HandleTypeDef*hsd,uint8_t*pData,uint32_tBlockAdd,uint32_tNumberOfBlocks,uint32_tTimeout);//4、写数据---参数：SD卡的句柄、数据、块地址、块数量、超时msHAL_StatusTypeDefHAL_SD_WriteBlocks(SD_HandleTypeDef*hsd,uint8_t*pData,uint32_tBlockAdd,uint32_tNumberOfBlocks,uint32_tTimeout);//5、擦除数据---参数：SD卡的句柄、块起始地址、块结束地址HAL_StatusTypeDefHAL_SD_Erase(SD_HandleTypeDef*hsd,uint32_tBlockStartAdd,uint32_tBlockEndAdd);//6、通过DMA读取数据---参数：SD句柄、数据、块起始地址、需要读取的块数量;HAL_StatusTypeDefHAL_SD_ReadBlocks_DMA(SD_HandleTypeDef*hsd,uint8_t*pData,uint32_tBlockAdd,uint32_tNumberOfBlocks);//7、通过DMA写入数据---参数：SD句柄、数据、块起始地址、需要写入的块数量;HAL_StatusTypeDefHAL_SD_WriteBlocks_DMA(SD_HandleTypeDef*hsd,uint8_t*pData,uint32_tBlockAdd,uint32_tNumberOfBlocks);

五、使用keil5----调试和运行

主要使用串口1通过printf函数打印运行数据，这部分操作主要参考：【HAL库】STM32CubeMX开发----STM32F407----Uart串口通信实验

实验1：获取SD卡信息代码

在main函数中，初始化位置，调用以下函数。
烧写代码到板子，打印SD卡信息，信息没有问题，再做后面的实验。

voidUser_SDCardInfo(void)// 获取SD卡信息{HAL_SD_CardInfoTypeDef pCardInfo={0};// SD卡信息结构体uint8_tstatus=HAL_SD_GetCardState(&hsd);// SD卡状态标志值if(status==HAL_SD_CARD_TRANSFER)//传输状态{HAL_SD_GetCardInfo(&hsd,&pCardInfo);// 获取 SD 卡的信息printf("\r\n*** 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-SECUREDprintf("卡版本：%d \r\n",pCardInfo.CardVersion);// 版本返回：0-CARD_V1、1-CARD_V2printf("块数量：%d \r\n",pCardInfo.BlockNbr);// 可用的块数量printf("块大小：%d 字节 \r\n",pCardInfo.BlockSize);// 每个块的大小; 单位：字节printf("卡容量：%llu G \r\n",((uint64_t)pCardInfo.BlockSize*pCardInfo.BlockNbr)/1024/1024/1024);// 计算卡的容量; 单位：GB}}

运行结果

实验2：SD卡-读写数据

在初始化的时候，调用SD卡-写数据，写入数据到SD卡，然后在运行时周期读取SD卡数据。

SD卡-读数据

voidUser_SD_ReadData(void){/*读测试：读出测试位置原数据，保存在ReadData[] */uint8_tReadData[1024]={0};printf("\r读取测试块的原数据\r\n");if(HAL_SD_ReadBlocks(&hsd,ReadData,8,2,3000)==HAL_OK)// 读SD卡数据块; 参数：SD结构体、数据、块起始地址、读的块数量、超时时间;{while(HAL_SD_GetCardState(&hsd)!=HAL_SD_CARD_TRANSFER);// 等待卡的读写操作结束for(uint32_ti=0;i<1024;i++)// 打印 原数据{printf("%X ",ReadData[i]);}printf("\r\n");}else{printf("SD卡 读测试 失败!\n");}}

SD卡-写数据

voidUser_SD_WriteData(void){/* 写测试：在测试的块上写入数据 */uint8_tWriteData[1024]={0};for(uint32_ti=0;i<1024;i++){WriteData[i]=i;}printf("\rSD卡 写入测试\r\n");if(HAL_SD_WriteBlocks(&hsd,WriteData,8,2,3000)==HAL_OK)// 向SD卡写入数据块; 参数：SD结构体、数据、块起始地址、写入的块数量、超时时间;{while(HAL_SD_GetCardState(&hsd)!=HAL_SD_CARD_TRANSFER);// 等待卡的读写操作结束printf("对指定块写入结束! \r写入的数据是：\n");for(uint32_ti=0;i<1024;i++)// 打印 写入的数据{printf("%X ",WriteData[i]);}printf("\r\n");}else{printf("SD卡 写测试 失败!\n");}}

运行结果

实验3：SD卡-擦除数据

初始化时，调用SD卡擦除数据函数，运行时周期读取SD卡数据。

voidUser_SD_Erase(void){/*擦除测试：擦除指定块上的数据 */printf("\r擦除块测试\r\n");if(HAL_SD_Erase(&hsd,8,9)==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");}}

运行结果