【STM32+cubemx】0019 HAL库开发：SDIO接口和FATFS文件系统访问TF、SD卡

在实际的项目中，很多情况下需要保存大量的测试数据，这时我们就需要用到TF/SD卡，这两种卡的接口是基本兼容的，只是外形不同。

stm32的部分型号有SDIO接口，cubemx也可以生成TF/SD卡的工程，同时cubemx的中间件甚至集成了FATFS文件系统，几乎可以说一站式解决了所有TF/SD卡的使用问题。

本节我们使用Cubemx生成TF/SD卡的工程，并且使用上FATFS文件系统，使得stm32写入TF/SD卡的数据可以直接通过读卡器在计算机上访问。

本节的例子使用的开发环境是cubemx 6.1.0，pack版本是1.8.0；硬件使用的是stm32f103VET6，它带有SDIO接口。

1)cubemx工程配置

首先我们看一下硬件电路图，这是标准的SDIO接口：

在cubemx中设置SDIO接口的时候，如下图：

选择SDIO接口；

因为硬件上我们连接的是D0~D3，所以选择SD 4bits Wide bus，使用4bit宽度的SDIO总线；选择之后，右侧图中的SDIO相关引脚被选中（变绿），与连接TF卡的引脚对应；

接着设置SDIO的时钟分频，这里我们选择8分频（注意这和存储卡的速率有关，时钟太快的话有可能无法访问存储卡，这里可以先设置为大一点的值，程序成功后再调整得快一些）。

设置SDIO中断使能：

配置中间件FATFS，如下图所示：

选择FATFS中间件，勾选SD Card；

然后设置文件名为英文、缓存在堆（STACK）中（设置为英文是为了节省内存）；

注意一下下面的两个512，设置的是扇区的大小，默认是最大和最小都是512不修改；这是因为大部分的TF/SD卡的扇区大小是512字节（512字节一个扇区是在存储卡出厂时就确定了，不能更改，我们在计算机上格式化时，选择的“分配单元大小”一般是簇大小，和扇区大小无关）。

配置FATFS文件系统主要是为了能方便地在计算机上访问存储卡的内容，如果没有文件系统，我们回收存储卡中的数据时，需要使用一些特殊的软件，将卡里的原始数据（十六进制数）全部读出，再找出需要的那一部分，是非常麻烦的。

而使用了文件系统后，stm32可以在存储卡里建立文件，在文件中记录数据；多次记录可以建立不同的文件名；这样我们回收数据时，只需使用读卡器把存储卡连接到计算机上，像访问u盘一样打开对应的那个文件，就能获取数据了。

接着，设置监测引脚，这个引脚是为了检测有无存储卡插入使用的。这个引脚如果硬件上没有，也需要设置一下，否则会报警告；可以先设置一个不使用的硬件作为输入，然后选择该引脚，这里用的是PC5：

最后，需要把堆栈设置得大一些，如下图，因为FATFS文件系统会占用较多的内存，否则会溢出：

到这里，cubemx里的设置就已经完成了，现在可以生成keil的代码工程了。

2）keil中的代码编写

打开生成的keil工程，可以看到已经生成了SDIO和FATFS相关的库函数。

现在我们来改写代码。

首先是监测存储卡是否存在的函数，由于我们硬件上没有连这个，只是设置了一个没有使用的引脚作为监测引脚，所以要屏蔽它的影响。

在fatfs_platform.c文件中添加一行，使得返回值一直为SD_PRESENT，让程序认为存储卡始终存在：

改完上面这一句，就可以使用FATFS文件系统和TF/SD卡了。

我们来编写测试函数，如下图，关键语句都有注释，就不详细解释了：

（完整的工程代码可以在文末关注公众号留言获取）

主函数中，循环调用测试函数，至此，测试代码编写完毕：

3）运行测试程序

先将TF/SD卡在计算机上格式化为FAT32文件系统（分配单元大小如果有4096字节选项尽量选择这个）：

将存储卡安装到开发板上，keil工程编译、下载、运行；

串口调试助手的打印内容如下，说明运行成功了：

断电，取出存储卡，用读卡器连接存储卡到计算机上，打开卡内的文件test1.txt，可以看到内部的文件内容，与预期写入的一致，所以写入存储卡成功了：

4）注意事项

a) 关于不同TF/SD卡的速率

不同TF/SD卡的速率，可以依据存储卡上的标识来简单区分，如下图所示：

在使用速率比较低的存储卡时，需要在cubemx中第一步配置SDIO的时钟分频系数时设置得大一些，否则可能会通信失败；如果是高速卡，可以试着调高时钟频率，以获取更快的读写速率；

b) TF/SD卡也可用通过SPI接口访问，没有SDIO接口的一些型号的单片机，可以通过SPI接口来读写存储卡；但是需要先通过SPI接口写指令，才能通信，操作要复杂一些；

c) FATFS是一套开源程序，cubemx中已经移植好了所有的函数接口，所以我们可以直接使用；文中的例程使用的是f_printf()实现的向文件写入，实际上，它还有更一般化的写入函数如f_write()等等，这些函数都在ff.c/ff.h文件中定义，可以直接看FATFS的源码；如果系统要求运行效率要求较高，也可以自行裁剪，比如，如果只使用读存储卡功能，则可以裁剪掉写功能等等。

好了，本节使用SDIO和FATFS访问TF/SD的内容就讲到这里了。

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