【STM32开发笔记】使用RT-Thread的SDIO驱动和FATFS实现SD卡文件读写

- 一、准备工作
- - 1.1 准备好开发板和SD卡
  - 1.2 创建RT-Thread项目
- 二、配置RT-Thread
- - 2.1 打开文件系统相关配置
  - 2.2 打开SD卡相关配置
  - 2.3 打开RTC配置
  - 2.4 重新生成Keil项目文件
- 三、编译、烧录、运行
- - 3.1 编译项目
  - 3.2 下载程序
  - 3.3 运行程序
- 四、在msh中操作SD卡
- - 4.1 查看设备
  - 4.2 格式化SD卡
  - 4.3 挂载文件系统
  - 4.4 简单的文件读写测试
  - 4.5 简单的目录操作测试
- 五、本篇小结
- 六、参考链接

本篇将介绍——如何在正点原子STM32探索者V3开发板上使用RT-Thread的SDIO驱动和FATFS文件系统组件实现SD卡上的文件读写。

开始本篇实验前，需要搭建RT-Thread开发环境，可以参考我之前的文章：【正点原子STM32探索者V3开发板体验】体验RT-Thread 5.0.0版本

在正点原子STM32探索者V3开发板上使用RT-Thread驱动SD卡实现文件读写只需要三步：

配置FATFS和SDIO功能
编译项目代码
烧录程序到开发板

对，你没看错，不用写代码，只需要改改配置，编译、烧录、运行就可以了！

一、准备工作

1.1 准备好开发板和SD卡

开始本篇实验之前，需要准备一个MicroSD卡，我这里准备的是一个32G的闪迪卡：

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1.2 创建RT-Thread项目

和上一篇文章类似，首先打开RT-Thread Env工具，并跳转到rt-thread源码的bsp/stm32/stm32f407-atk-explorer子目录。

然后，使用如下scons命令，创建RT-Thtread项目：

scons --dist --target=mdk --project-name=rtt_sdio --project-path=D:\Hardware\ST\ExplorerV3_STM32F407\Elecfans_03\rtt_sdio

如下图所示：

注：如果已有RT-Thread项目，则可以跳过此步骤。

该命令执行完成后，就可以看到创建的目录和文件了：

其中，rtt_sdio.uvprojx即为刚刚scons命令生成的Keil项目文件。

二、配置RT-Thread

PS：这个以RT-Thread Env工具为例，对RT-Thread进行配置，如果是使用RT-Thread Studio创建项目，进行配置也是类似的。

2.1 打开文件系统相关配置

RT-Thread Env命令行窗口跳转到项目所在目录后，执行meuconfig命令并回车，打开配置界面：

常用操作说明：

上下键，移动光标
回车键，进入配置项
ESC键，退出当前配置，返回上一级配置
空格键，选中或取消光标所在配置项
“/”键，搜索界面

在 Hardware Drivers Config -> Onboard Periopheral Drivers 配置中，选中 Enable File System：

PS：该配置项选（BSP_USING_FS）中后，会自动选中RT_USING_DFS和RT_USING_DFS_ROMFS配置项。

2.2 打开SD卡相关配置

选中 Hardware Drivers Config -> Onboard Periopheral Drivers -> Enable File System （BSP_USING_FS）配置项后，继续回车：

选中Enable SDCARD配置项目，如上图所示。

然后左右移动底部光标到Save菜单上，回车保存，提示保存为.config：

回车后，弹出提示说配置已写入到.config了：

敲回车，界面将会返回配置界面。

此时，我们的对项目配置的修改已经保存到.config文件了，我们只需要连续按ESC键即可退出配置界面。

2.3 打开RTC配置

类似的，找到并打开如下配置项：

该配置项用于打开RTC功能，以实现计时功能（PS：文件系统需要计时功能）。

2.4 重新生成Keil项目文件

由于刚刚我们修改了配置项，开启了文件系统和SD卡相关的配置项目，需要重新生成Keil项目文件，才能正常编译成功。

在当前项目目录中，使用如下命令，重新生成Keil项目文件：

scons --target=mdk --project-name=rtt_sdio

如下图所示：

三、编译、烧录、运行

3.1 编译项目

由于我安装的是Keil 5.37，需要先切换默认便器才可以正常编译通过。

切换默认编译器，具体操作为：

鼠标右击Project视图中的rt-thread目录，选择“Options for Target - rt-thread”，弹出菜单，如下图所示：
在弹出的Options for Target - rt-thread界面中，下拉ARM Compiler，选择Use default compiler version 6，即使用默认的版本6编译器；
点击底部的OK，确认。

修改完默认编译器后，点击编译图标（或者按快捷键F7进行编译），将会开始编译：

编译完成后，Build Output将会看到：

有一个Error，重新编译一下，可以直接看得清楚，不用往回找是哪个文件编译报错：

报错信息说：

board/ports/drv_filesystem.c文件中，声明变量romfs_root为static，
rt-thread/components/dfs/filesystems/romfs\dfs_romfs.h文件中，声明变量romfs_root为非static，

前后声明不一致，导致报错，解决方法很简单，将drv_filesystem.c中的static去掉即可。

修改后，再次重新编译，就可以编译通过了：

3.2 下载程序

编译成功后，我们需要将生成的二进制程序代码文件烧录到开发板上。

开始测试之前，我们需要先将MicroSD卡插入开发板（建议断电操作，PC端先断开）：

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插入SD卡后，检查开发板和PC之间的USB线和JTAG调试器连接。

由于我使用的是JLink调试器，因此还需要修改项目的调试器设置（Keil项目默认的调试器设置是ULINK）。

修改Keil项目的调试设置，具体操作如下（这里以JLink为例）：

鼠标右击Project视图中的rt-thread目录，选择“Options for Target - rt-thread”，弹出菜单，如下图所示：
在弹出的Options for Target - rt-thread界面中，切换到Debug标签页面，如下图所示：
Use右边的下拉，选择J-LINK/J-TRACE Cortex，然后点击右侧的Settings，弹出Cortex JLink/JTrace Target Driver Setup界面，如下图所示：

这里，我修改了Port为SW，代表使用SWD接口（JTAG也可以），Max表示最大时钟信号频率，修改为50M下载速度更快。

看到成功识别了 ARM CoreSight JTAG-DP，说明JLINK调试器已经成功识别到主控芯片了。
切换到Flash Download标签页，勾选Reset and Run，便于调试，如下图所示：
最后点击确定，回到Options for Target - Blinky界面，点击OK，保存设置；

以上准备就绪后，在Keil中，点击Download按钮（或者F8快捷键），开始下载程序到开发板：

3.3 运行程序

烧录完成后，连接串口，输入help命令回车可以看到：

可以看到文件系统相关的操作命令：

mkfs，可以用于创建文件系统
mount，可以用于挂载文件系统
umount，可以用于卸载文件系统

还有文件相关的操作命令：

cp，拷贝文件
mv，移动或重命名文件
cat，显示文件内容
echo，可用于创建或写入文件

四、在msh中操作SD卡

烧录完成后，我们就可以在RT-Thread的msh环境中愉快地操作SD卡了。

4.1 查看设备

输入list device命令并回车，可以查看设备：

这里sd0为分区，后续会对他进行操作。

4.2 格式化SD卡

初次使用的SD卡，可能没有文件系统，或者文件系统不是FAT格式的，需要将SD卡格式化为FAT文件系统，后续才能挂载成功。

**注意：**格式化操作会导致SD卡上已有数据全部丢失；因此，在执行格式化操作前，请确认SD卡上没有重要数据，或者你已对SD卡上的重要数据进行了备份。

mkfs命令用法：

接下来，我们可以通过mkfs命令对SD卡进行格式化：

mkfs执行会持续一段时间，请耐心等待（具体因不同SD卡容量和速度等级而异，我的32GB卡消耗了几秒钟）。

4.3 挂载文件系统

接下来，我们可以在串口终端内使用mount命令将SD卡挂载到根目录：

mount -h可以查看mount命令的用法：

另外需要注意的是，fstype参数使用的是elm（这里的elm实际就是FATFS）。

4.4 简单的文件读写测试

前面提到echo命令比较特殊，可以写文件，接下来使用echo写文件，cat读文件，ls查看文件：

这里使用了ls、echo、cat命令，进行了文件读写操作。

4.5 简单的目录操作测试

接下来，进行简单的目录操作演示。

这里首先使用了pwd查看当前工作目录，然后演示了ls、mkdir、cd命令；

如果你是对RT-Thread了解不多的朋友，看到这里可能会非常惊奇——在一个可以运行在单片机的RTOS上，居然可以这么方便的进行文件系统、目录、文件操作。

五、本篇小结

可以看到，在基于RT-Thread系统的项目中，我们没有添加任何代码，就可以实现SD卡进行文件系统和件相关操作。这是因为RT-Thread系统正点原子STM32探索者V3开发板的BSP中已经支持了SDIO功能，另外RT-Thread系统本身包含了SDIO驱动框架、FATFS支持，以及相关的命令。因此，我们可以在shell中非常方便的进行文件系统相关操作，以及文件相关操作。

六、参考链接

RT-Thread Env工具下载： https://www.rt-thread.org/download.html#download-rt-thread-studio
RT-Thread Env 用户手册： https://www.rt-thread.org/document/site/#/development-tools/env/env
RT-Thread 5.0.0 发布声明： https://mp.weixin.qq.com/s/x9Sb3hc_GxV5VYfagGKhcA
RT-Thread RTC设备文档：https://www.rt-thread.org/document/site/#/rt-thread-version/rt-thread-standard/programming-manual/device/rtc/rtc
RT-Thread 虚拟文件系统： https://www.rt-thread.org/document/site/#/rt-thread-version/rt-thread-standard/programming-manual/filesystem/filesystem