STM32F103基于HAL工程挂载FatFS驱动SD卡

news2024/11/13 19:30:45

STM32F103基于HAL工程挂载FatFS驱动SD卡


  • 📌基于标准库驱动《STM32挂载SD卡基于Fatfs文件系统读取文件信息》

  • 🎬驱动实验效果:
    在这里插入图片描述

  • 🔨通过STM32cubemx配置SPI1作为访问SD、TF卡通讯方式。
    在这里插入图片描述

  • 🔧在STM32cubemx配置中挂载中间件FatFS文件系统,用来管理和访问SD文件。
    在这里插入图片描述

📓驱动代码完善

  • 🌿添加源文件(.c):user_diskio_spi.c
    在这里插入图片描述

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  • 🖋在user_diskio.c中 补充代码。(主要是完善SPI驱动SD卡相关代码。)

    • FATFS/Target/user_diskio.c 文件中包含 #include "user_diskio_spi.h"头文件。
    • FATFS/Target/user_diskio.c 文件中添加相应的SPI通讯相关API函数。

USER_SPI_initialize(...) 函数中添加: USER_initialize(...),
USER_SPI_status(...) 函数中添加: USER_status(...),
USER_SPI_read(...) 函数中添加: USER_read(...),
USER_SPI_write(...) 函数中添加: USER_write(...),
USER_SPI_ioctl(...) 函数中添加: USER_ioctl(...).

  • 🌿在main.h中添加SPI1句柄宏定义
/* USER CODE BEGIN Private defines */
#define SD_SPI_HANDLE hspi1
/* USER CODE END Private defines */

📗SPI速度配置

📋 低速和快速模式切换说明:

  • 🌿调整SPI初始化函数中的时钟分频系数。
//spi.c文件
/* SPI1 init function */
void MX_SPI1_Init(void)
{

  /* USER CODE BEGIN SPI1_Init 0 */

  /* USER CODE END SPI1_Init 0 */

  /* USER CODE BEGIN SPI1_Init 1 */

  /* USER CODE END SPI1_Init 1 */
  hspi1.Instance = SPI1;
  hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;
  hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;
  hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;
  hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;
  hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;
  hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;
  hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_256;//281.25KBits/s低速模式
//  hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_16;//4.5MB/s快速模式
  hspi1.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;
  hspi1.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;
  hspi1.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;
  hspi1.Init.CRCPolynomial = 10;
  if (HAL_SPI_Init(&hspi1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN SPI1_Init 2 */

  /* USER CODE END SPI1_Init 2 */

}

在这里插入图片描述

  • 🌿修改FAtFS驱动SPi初始化函数:将FCLK_SLOW();改为FCLK_FAST();
//user_diskio_spi.c文件
/*-----------------------------------------------------------------------*/
/* Initialize disk drive                                                 */
/*-----------------------------------------------------------------------*/

inline DSTATUS USER_SPI_initialize (
	BYTE drv		/* Physical drive number (0) */
)
{
	BYTE n, cmd, ty, ocr[4];

	if (drv != 0) return STA_NOINIT;		/* Supports only drive 0 */
	//assume SPI already init init_spi();	/* Initialize SPI */

	if (Stat & STA_NODISK) return Stat;	/* Is card existing in the soket? */

	FCLK_SLOW();//低速模式
//	FCLK_FAST();//快速模式
	for (n = 10; n; n--) xchg_spi(0xFF);	/* Send 80 dummy clocks */

	ty = 0;
	if (send_cmd(CMD0, 0) == 1) {			/* Put the card SPI/Idle state */
		SPI_Timer_On(1000);					/* Initialization timeout = 1 sec */
		if (send_cmd(CMD8, 0x1AA) == 1) {	/* SDv2? */
			for (n = 0; n < 4; n++) ocr[n] = xchg_spi(0xFF);	/* Get 32 bit return value of R7 resp */
			if (ocr[2] == 0x01 && ocr[3] == 0xAA) {				/* Is the card supports vcc of 2.7-3.6V? */
				while (SPI_Timer_Status() && send_cmd(ACMD41, 1UL << 30)) ;	/* Wait for end of initialization with ACMD41(HCS) */
				if (SPI_Timer_Status() && send_cmd(CMD58, 0) == 0) {		/* Check CCS bit in the OCR */
					for (n = 0; n < 4; n++) ocr[n] = xchg_spi(0xFF);
					ty = (ocr[0] & 0x40) ? CT_SD2 | CT_BLOCK : CT_SD2;	/* Card id SDv2 */
				}
			}
		} else {	/* Not SDv2 card */
			if (send_cmd(ACMD41, 0) <= 1) 	{	/* SDv1 or MMC? */
				ty = CT_SD1; cmd = ACMD41;	/* SDv1 (ACMD41(0)) */
			} else {
				ty = CT_MMC; cmd = CMD1;	/* MMCv3 (CMD1(0)) */
			}
			while (SPI_Timer_Status() && send_cmd(cmd, 0)) ;		/* Wait for end of initialization */
			if (!SPI_Timer_Status() || send_cmd(CMD16, 512) != 0)	/* Set block length: 512 */
				ty = 0;
		}
	}
	CardType = ty;	/* Card type */
	despiselect();

	if (ty) {			/* OK */
		FCLK_FAST();			/* Set fast clock */
		Stat &= ~STA_NOINIT;	/* Clear STA_NOINIT flag */
	} else {			/* Failed */
		Stat = STA_NOINIT;
	}

	return Stat;
}



📝main主程序代码

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2023 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "fatfs.h"
#include "spi.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdarg.h> //for va_list var arg functions
/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */

/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */
void myprintf(const char* fmt, ...);
/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
void myprintf(const char* fmt, ...)
{
    static char buffer[256];
    va_list args;
    va_start(args, fmt);
    vsnprintf(buffer, sizeof(buffer), fmt, args);
    va_end(args);

    int len = strlen(buffer);
    HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)buffer, len, 10000);

}
/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_SPI1_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  MX_FATFS_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */

    myprintf("\r\n SD card demo \r\n");
    //some variables for FatFs
    FATFS FatFs; 	//Fatfs handle
    FIL fil; 		//File handle
    FRESULT fres; //Result after operations
    fres = f_mount(&FatFs, "", 1); //1=mount now
    if(fres != FR_OK)
    {
        myprintf("f_mount error (%i)\r\n", fres);
        while(1);
    }

    //Let's get some statistics from the SD card
    DWORD free_clusters, free_sectors, total_sectors;

    FATFS* getFreeFs;

    fres = f_getfree("", &free_clusters, &getFreeFs);
    if(fres != FR_OK)
    {
        myprintf("f_getfree error (%i)\r\n", fres);
        while(1);
    }
    //Formula comes from ChaN's documentation
    total_sectors = (getFreeFs->n_fatent - 2) * getFreeFs->csize;
    free_sectors = free_clusters * getFreeFs->csize;

    myprintf("SD card stats:\r\n%10lu KiB total drive space.\r\n%10lu KiB available.\r\n", total_sectors / 2, free_sectors / 2);
		myprintf("SD Total Size:%d MB SD  Free Size:%d\r\n",  total_sectors / 2048, free_sectors / 2048);
    //Now let's try to open file "test.txt"
    fres = f_open(&fil, "test.txt", FA_READ);
    if(fres != FR_OK)
    {
        myprintf("f_open error (%i)\r\n", fres);
        while(1);
    }
    myprintf("I was able to open 'test.txt' for reading!\r\n");

    //Read 30 bytes from "test.txt" on the SD card
    BYTE readBuf[30];

    //We can either use f_read OR f_gets to get data out of files
    //f_gets is a wrapper on f_read that does some string formatting for us
    TCHAR* rres = f_gets((TCHAR*)readBuf, 30, &fil);
    if(rres != 0)
    {
        myprintf("Read string from 'test.txt' contents: %s\r\n", readBuf);
    }
    else
    {
        myprintf("f_gets error (%i)\r\n", fres);
    }

    //Be a tidy kiwi - don't forget to close your file!
    f_close(&fil);

    //Now let's try and write a file "write.txt"
    fres = f_open(&fil, "write.txt", FA_WRITE | FA_OPEN_ALWAYS | FA_CREATE_ALWAYS);
    if(fres == FR_OK)
    {
        myprintf("I was able to open 'write.txt' for writing\r\n");
    }
    else
    {
        myprintf("f_open error (%i)\r\n", fres);
    }

    //Copy in a string
    strncpy((char*)readBuf, "a new file is made!", 19);
    UINT bytesWrote;
    fres = f_write(&fil, readBuf, 19, &bytesWrote);
    if(fres == FR_OK)
    {
        myprintf("Wrote %i bytes to 'write.txt'!\r\n", bytesWrote);
    }
    else
    {
        myprintf("f_write error (%i)\r\n", fres);
    }

    //Be a tidy kiwi - don't forget to close your file!
    f_close(&fil);

    //We're done, so de-mount the drive
    f_mount(NULL, "", 0);

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
    while(1)
    {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
        HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin);
        HAL_Delay(1000);
    }
  /* USER CODE END 3 */
}

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/* USER CODE BEGIN 4 */

/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
    /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
    __disable_irq();
    while(1)
    {
    }
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
    /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
       ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

📚工程源码

链接:https://pan.baidu.com/s/1Rn3wk2-sZQii3uD5wt8DAw 
提取码:4x6f

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