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--- icore3l_arm_16 [2020/11/18 10:25]
zgf
+++ icore3l_arm_16 [2022/03/19 11:01] (当前版本)
sean
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 |  V1.0  |  2020-11-18  |  gingko  |  初次建立  |
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+===== 实验十六：SDIO实验——读取SD卡信息 =====
+==== 一、实验目的与意义 ====
+  - 了解STM32 SDIO结构
+  - 了解STM32 SDIO特征
+  - 掌握SDIO的使用方法
+  - 掌握STM32 HAL库中SDIO属性的配置方法
+  - 掌握KEILMDK 集成开发环境使用方法
+==== 二、实验设备及平台 ====
+  - iCore3L 双核心板
+  - JLINK（或相同功能）仿真器
+  - Micro USB线缆
+  - Keil MDK 开发平台
+  - STM32CubeMX开发平台
+  - 装有WIN XP（及更高版本）系统的计算机
+==== 三、实验原理 ====
+=== 1.SDIO的定义 ===
+  * SDIO在SD标准上定义了一种外设接口。目前，SDIO主要有两类应用——可移动和不可移动。可移动设备作为Palm和Windows Mobile的扩展设备，用来增加蓝牙、照相机、GPS和802.11b功能。不可移动设备遵循相同的电气标准，但不要求符合物理标准。某些手机内包含通过SDIO连接CPU的802.11芯片。此举将“珍贵”的I/ O管脚资源用于更重要的功能。
+  * 蓝牙、照相机、GPS和802.11b设备有专为它们定义的应用规范。这些应用规范与为PCI和USB设备定义的类规范很相像。它们允许任何宿主设备与任意外设“通话”，只要它们都支持应用规范。
+  * SDIO和SD卡规范间的一个重要区别是增加了低速标准。SDIO卡只需要SPI和1位SD传输模式。低速卡的目标应用是以最小的硬件开支支持低速I/ O能力。低速卡支持类似调制解调器、条码扫描仪和GPS接受器等应用。对“组合”卡(存储器+ SDIO)而言，全速和4位操作对卡内存储器和SDIO部分都是强制要求的。
+=== 2.SDIO的功能 ===
+  * 转换设备的能力 SD标准有很大的弹性，比方说，SD插槽不仅能插入内存卡。SDIO卡是一种界面，即由使用标准SD卡插槽来扩展设备的功能，让设备拥有新的功能。
+  * 新功能列举如下：GPS 相机 Wi-Fi 调频广播 以太网 条形码读卡器 蓝牙; 将与SD memory card同样的终端形状的卡槽利用于扩张卡的规格。把对应SDIO卡槽(插口)称为SDIO卡，扩张卡称为SDIO卡。
+  * 为了在个人电脑和PDA等中添加功能而使用SD卡的规格，由于可以使用比PC卡形状还小的卡和插槽，相比于笔记本电脑,更多采用于小巧的PDA中。主要销售的产品有,面向PDA的PHS通讯卡和蓝牙通讯卡，无线网卡，小型数码相机等。
+  * 为了使用SDIO,必须要有对应的插槽，数码相机等memory card的专用缝儿插槽不对应SDIO卡。SDIO插槽中能够插入SD memory card来读写。
+  * SD/SDIO MMC卡主机接口（SDIO）提供APB2外设总线与多媒体卡（MMC）、SD卡、SDIO卡以及CE-ATA设备之间的接口。
+=== 3.SDIO主要特性 ===
+  * 完全兼容多媒体卡系统规范版本4.2。卡支持三种不同数据总线模式：1位（默认）、4位和8位。
+  * 完全兼容先前版本的多媒体卡（向前兼容性）。
+  * 完全兼容SD存储卡规范版本2.0。
+  * 完全兼容SDI/O卡规范版本2.0：卡支持两种不同数据总线模式：1位（默认）和4位。
+  * 完全支持CE-ATA功能（完全符合CE-ATA数字协议版本1.1）。
+  * 对于8位模式，数据传输高达48MHz。
+  * 数据和命令输出使能信号，控制外部双向驱动程序。
+=== 4.SD卡识别过程 ===
+多媒体卡和SD卡的卡识别过程有所不同。对于多媒体，识别过程是以时钟速率开始。SDIO_CMD线输出驱动器是开漏引脚，在此识别过程中允许并行的卡操作。对准过程以如下方式完成：
+  - 激活总线。
+  - SDIO卡主机广播SEND_OP_COND（CMD1）以接收运行条件。
+  - 卡以其运行条件寄存器的内容进行响应。
+  - 不兼容的卡将被置于无效状态。
+  - SDIO卡主机向所有有效广播ALL_SEND_CID(CMD2)。
+  - 这些卡将发回其唯一的卡识别号（CID）并进入识别状态。
+  - SDIO卡主机向某个地址的有效卡发出SET_RELATIVE_ADDR(CMD3)。这一新地址称为相对卡地址（RCA）；它比CID更短，可对卡进行寻址。分配的卡变为待机状态。SDIO卡主机可以重新发出此命令以更改RCA。卡的RCA是最后分配的值。
+  - SDIO卡主机对所有有效卡重复步骤5到7。
+=== 5.SDIO接口的设备 ===
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+=== 6.SD卡物理结构 ===
+{{ :icore3l:icore3l_arm_hal_16_2.png?direct |}}
+{{ :icore3l:icore3l_arm_hal_16_3.png?direct |}}
+=== 7.原理图 ===
+{{ :icore3l:icore3l_arm_hal_16_4.png?direct |}}
+==== 四、实验程序 ====
+.主函数
+<code c>
+int main(void)
+{
+  int i,j;
+  unsigned char write_buffer[512];
+  unsigned char read_buffer[512];
+  int error = 0;
+  HAL_Init();
+  SystemClock_Config();
+  MX_GPIO_Init();
+  MX_SDIO_SD_Init();
+  MX_USART1_UART_Init();
+  usart1.initialize(115200);		//串口波特设
+  usart1.printf("\x0c");                  //清屏
+  usart1.printf("\033[1;32;40m");       //设置终端字体为绿色
+  usart1.printf("Hello, I am iCore3L\r\n");   //串口信息输出
+  if(HAL_SD_ConfigWideBusOperation(&hsd, SDIO_BUS_WIDE_4B) != HAL_OK)
+  {
+    usart1.printf("SD Card Error!\r\n");
+    while(1)
+    {
+      LED_RED_ON;
+      HAL_Delay(500);
+      LED_RED_OFF;
+      HAL_Delay(500);
+    }
+  }
+  else
+  {
+    usart1.printf("SD Card OK!\r\n");
+  }
+  //打印SD卡类型
+  switch(hsd.SdCard.CardType)
+  {
+    case CARD_SDSC:
+      usart1.printf("SD CardType\t\t: CARD_SDSC\r\n");
+      break;
+    case CARD_SDHC_SDXC:
+      usart1.printf("SD CardType\t\t: CARD_SDHC_SDXC\r\n");
+      break;
+    case CARD_SECURED:
+      usart1.printf("SD CardType\t\t: CARD_SECURED\r\n");
+      break;
+  }
+  usart1.printf("SD CardCapacity\t\t: %dMB\r\n",(unsigned int)(hsd.SdCard.
+  BlockNbr * hsd.SdCard.BlockSize) >> 20);  //打印SD卡容量
+  usart1.printf("SD BlockSize\t\t: %dByte\r\n",hsd.SdCard.BlockSize);
+  //打印SD卡数据块大小
+  usart1.printf("SD RelCardAdd\t\t: %d\r\n",hsd.SdCard.RelCardAdd);
+  //打印SD卡相对地址
+  //从缓冲区写入512字节数据到SD卡数据块
+  for(i = 0;i < 512;i++)
+  {
+    write_buffer[i] = i % 256;
+  }
+  HAL_SD_WriteBlocks(&hsd,write_buffer,0,1,1000);
+  HAL_Delay(1);  //确定写操作完成
+  //读取SD卡数据块数据到缓冲区
+  HAL_SD_ReadBlocks(&hsd,read_buffer,0,1,1000);
+  for(i = 0;i < 512;i ++)
+  {
+    if(write_buffer[i] != read_buffer[i])
+    { //比较数据是否读写正确
+      error ++;
+    }
+  }
+  if(error)
+  {  //测试失败，LED闪烁
+    usart1.printf("SD TEST FAIL!\r\n");
+    while(1)
+    {
+      LED_RED_ON;
+      HAL_Delay(500);
+      LED_RED_OFF;
+      HAL_Delay(500);
+    }
+  }
+  else
+  {  //测试成功打印读取到的数据
+    LED_RED_ON;
+    usart1.printf("SD TEST OK!\r\n");
+    usart1.printf("read data:\r\n");
+    for(i = 0;i < 32;i++)
+    {
+      for(j = 0; j < 16; j ++)
+      {
+        usart1.printf(" %02X",read_buffer[i*16+j]);
+      }
+      usart1.printf("\r\n");
+    }
+  }
+  while(1)
+  {
+  }
+}
+</code>
+.SDIO初始化函数
+<code c>
+void MX_SDIO_SD_Init(void)   //SDIO初始化
+{
+  hsd.Instance = SDIO;
+  hsd.Init.ClockEdge = SDIO_CLOCK_EDGE_RISING;
+  hsd.Init.ClockBypass = SDIO_CLOCK_BYPASS_DISABLE;
+  hsd.Init.ClockPowerSave = SDIO_CLOCK_POWER_SAVE_DISABLE;
+  hsd.Init.BusWide = SDIO_BUS_WIDE_1B;
+  hsd.Init.HardwareFlowControl = SDIO_HARDWARE_FLOW_CONTROL_DISABLE;
+  hsd.Init.ClockDiv = 0;
+  if (HAL_SD_Init(&hsd) != HAL_OK)
+  {
+    Error_Handler();
+  }
+  if (HAL_SD_ConfigWideBusOperation(&hsd, SDIO_BUS_WIDE_4B) != HAL_OK)
+  {
+    Error_Handler();
+  }
+}
+</code>
+.SD卡写数据块函数
+<code c>
+HAL_SD_WriteBlocks(SD_HandleTypeDef *hsd, uint8_t *pData, uint32_t BlockAdd, uint32_t NumberOfBlocks, uint32_t Timeout)
+//*hsd:指向SD卡的指针
+//*pData：指向要写入的数据的指针
+//BlockAdd：数据块地址
+//NumberOfBlocks:写入的块数
+//Timeout：写入超时设置
+</code>
+.SD读数据块函数
+<code c>
+HAL_SD_ReadBlocks(SD_HandleTypeDef *hsd, uint8_t *pData, uint32_t BlockAdd, uint32_t NumberOfBlocks, uint32_t Timeout)
+//*hsd:指向SD卡的指针
+//*pData：指向数据读取后存放区的指针
+//BlockAdd：数据块地址
+//NumberOfBlocks:读取的块数
+//Timeout：读取超时设置
+</code>
+.SDIO外设管理结构体
+<code c>
+typedef struct {
+SD_TypeDef *Instance; /*!< SDMMC 寄存器基地址*/
+SD_InitTypeDef Init; /*!< SD 初始化结构体*/
+HAL_LockTypeDef Lock; /*!< SD 锁资源*/
+uint32_t *pTxBuffPtr; /*!< 存放发送数据地址的指针*/
+uint32_t TxXferSize; /*!< 发送数据的大小 */
+uint32_t *pRxBuffPtr; /*!< 存放接受数据地址的指针*/
+uint32_t RxXferSize; /*!< 接受数据的大小*/
+__IO uint32_t Context; /*!< SDMMC 的工作模式 */
+__IO HAL_SD_StateTypeDef State; /*!< SD 卡的状态值*/
+__IO uint32_t ErrorCode; /*!< SD 错误操作返回值*/
+HAL_SD_CardInfoTypeDef SdCard; /*!< SD 卡的信息*/
+uint32_t CSD[4]; /*!< SD 卡的 CSD 寄存器值*/
+uint32_t CID[4]; /*!< SD 卡的 CID 寄存器值*/
+} SD_HandleTypeDef;
+</code>
+.SDIO 数据初始化结构体
+<code c>
+typedef struct {
+uint32_t DataTimeOut; // 数据传输超时
+uint32_t DataLength; // 数据长度
+uint32_t DataBlockSize; // 数据块大小
+uint32_t TransferDir; // 数据传输方向
+uint32_t TransferMode; // 数据传输模式
+uint32_t DPSM; // 数据路径状态机
+} SDIO_DataInitTypeDef;
+</code>
+.SD卡信息结构体
+<code c>
+typedef struct{
+uint32_t CardType;                     /*卡种类*/
+uint32_t CardVersion;                  /*卡版本*/
+uint32_t Class;                        /*卡类*/
+uint32_t RelCardAdd;                   /*相对卡地址*/
+uint32_t BlockNbr;                     /*以块为单位指定卡容量*/
+uint32_t BlockSize;                    /*一个块大小（以字节为单位）*/
+uint32_t LogBlockNbr;                  /*以块为单位指定卡逻辑容量*/
+uint32_t LogBlockSize;                 /*逻辑块大小（以字节为单位）*/
+uint32_t CardSpeed;                    /*卡速度*/
+}HAL_SD_CardInfoTypeDef;
+</code>
+==== 五、实验步骤 ====
+  - 把仿真器与iCore3L的SWD调试口相连（直接相连或者通过转接器相连）；
+  - 把iCore3L通过Micro USB线与计算机相连，为iCore3L供电；
+  - 打开PuTTY串口终端；
+  - 打开Keil MDK 开发环境，并打开本实验工程；
+  - 烧写程序到iCore3L上；
+  - 也可以进入Debug 模式，单步运行或设置断点验证程序逻辑。
+==== 六、实验现象 ====
+终端显示出SD卡的相关信息，并输出写入SD卡的数据。
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+===== 附录 =====
+.安装CH340驱动（双击安装，如果已安装忽略此步）\\
+.iCore3L供电后，打开计算机——属性——设备管理器——端口
+{{ :icore3l:icore3l_arm_hal_16_6.png?direct |}}
+.打开puTTY
+{{ :icore3l:icore3l_arm_hal_16_7.png?direct |}}
+.烧写程序进行验证

用户工具

站点工具

差别

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