Подключение карты sd mmc plus. Подключение SD карты к микроконтроллеру. Интерфейс карты памяти

Всем доброго дня! Сегодня мы поговорим о подключении карты памяти SD к микроконтроллеру STM32.

Казалось бы, памяти полно у контроллеров STM32F10x, зачем там еще дополнительная, но это впечатление обманчиво) Вот, например, надо нам на дисплей вывести пару-тройку разных изображений – формат 320*240 – то есть 76800 пикселей, каждому из которых соответствует целых 2 байта. Вот и получаем около 150 кБ на одну картинку. А это немало по меркам микроконтроллера, и не факт, что две разные картинки удастся запихать в его Flash память. Или надо нам хранить большие объемы информации, данные с какого-нибудь датчика, к примеру. Да еще так, чтобы эти данные были доступны и после отключения питания. Вот тут то нам и пригодится внешняя память. И отличным решением будет SD карта памяти или MMC. К слову в этой статье мы будем проводить опыты над картой micro SD .

Для начала пара слов о самой карте памяти, точнее о ее распиновке. Выглядит все это дело следующим образом:

Итак, что тут у нас? Ну сразу видно, что выводов у нее целых восемь штук. Назначение выводов следующее (слева направо):


Колонка SPI Mode нам намекает на то, что взаимодействует с микроконтроллером при помощи интерфейса SPI. НО! Мы пойдем по другому пути 😉 Все дело в том, что STM32 имеют на своем борту готовый периферийный модуль для работы именно с картами памяти, и называется он SDIO.

Вообще взаимодействие с картами памяти заключается в передаче им определенных команд. Некоторые команды требует наличия аргумента, некоторые нет. Команды можно найти в официальной документации на конкретную карту. Так вот встроенный модуль SDIO дает возможность значительно упростить процесс передачи команд, да и вообще процесс работы с внешними картами памяти. Например, вот регистр SDIO_CMD – туда мы просто напросто записываем код команды, которую хотим передать карте. Или вот статусный регистр SDIO_STA – там целых 24 флага на каждый чих, то есть для большого количества событий.

Кстати STM радует еще и добротной документацией на все это дело. Вот, к примеру, подробное описание инициализации для карты памяти SD (аналогично все описано для других типов карт):

Ну, собственно, пора перейти к практическому примерчику. Поковыряем-ка Standard Peripheral Library.

В файле stm32f10x_sdio.h по традиции находим структуры для всевозможной настройки – то есть для выбора источника тактового сигнала, частоты контроллера SDIO, настройки количества передаваемых байт. Там все так щедро откомментировано, что даже не хочется отдельно это повторять)) Просто смотрите:

typedef struct { uint32_t SDIO_ClockEdge; /* Specifies the clock transition on which the bit capture is made. This parameter can be a value of @ref SDIO_Clock_Edge */ uint32_t SDIO_ClockBypass; /* Specifies whether the SDIO Clock divider bypass is enabled or disabled. This parameter can be a value of @ref SDIO_Clock_Bypass */ uint32_t SDIO_ClockPowerSave; /* Specifies whether SDIO Clock output is enabled or disabled when the bus is idle. This parameter can be a value of @ref SDIO_Clock_Power_Save */ uint32_t SDIO_BusWide; /* Specifies the SDIO bus width. This parameter can be a value of @ref SDIO_Bus_Wide */ uint32_t SDIO_HardwareFlowControl; /* Specifies whether the SDIO hardware flow control is enabled or disabled. This parameter can be a value of @ref SDIO_Hardware_Flow_Control */ uint8_t SDIO_ClockDiv; /* Specifies the clock frequency of the SDIO controller. This parameter can be a value between 0x00 and 0xFF. */ } SDIO_InitTypeDef; typedef struct { uint32_t SDIO_Argument; /* Specifies the SDIO command argument which is sent to a card as part of a command message. If a command contains an argument, it must be loaded into this register before writing the command to the command register */ uint32_t SDIO_CmdIndex; /* Specifies the SDIO command index. It must be lower than 0x40. */ uint32_t SDIO_Response; /* Specifies the SDIO response type. This parameter can be a value of @ref SDIO_Response_Type */ uint32_t SDIO_Wait; /* Specifies whether SDIO wait-for-interrupt request is enabled or disabled. This parameter can be a value of @ref SDIO_Wait_Interrupt_State */ uint32_t SDIO_CPSM; /* Specifies whether SDIO Command path state machine (CPSM) is enabled or disabled. This parameter can be a value of @ref SDIO_CPSM_State */ } SDIO_CmdInitTypeDef; typedef struct { uint32_t SDIO_DataTimeOut; /* Specifies the data timeout period in card bus clock periods. */ uint32_t SDIO_DataLength; /* Specifies the number of data bytes to be transferred. */ uint32_t SDIO_DataBlockSize; /* Specifies the data block size for block transfer. This parameter can be a value of @ref SDIO_Data_Block_Size */ uint32_t SDIO_TransferDir; /* Specifies the data transfer direction, whether the transfer is a read or write. This parameter can be a value of @ref SDIO_Transfer_Direction */ uint32_t SDIO_TransferMode; /* Specifies whether data transfer is in stream or block mode. This parameter can be a value of @ref SDIO_Transfer_Type */ uint32_t SDIO_DPSM; /* Specifies whether SDIO Data path state machine (DPSM) is enabled or disabled. This parameter can be a value of @ref SDIO_DPSM_State */ } SDIO_DataInitTypeDef;

Отметим как в SPL реализована передача команд карте памяти. Для этих целей отведена отдельная структура SDIO_CmdInitTypeDef. В поле SDIO_CmdIndex вводим код команды, в поле SDIO_Argument – аргумент команды, также заполняем остальные поля. Осталось как то эти данные запихать в карту micro SD 😉 А для этого нам приготовили функцию:

SDIO_SendCommand (SDIO_CmdInitTypeDef *SDIO_CmdInitStruct)

В качестве аргумента передаем ей как раз таки созданную нами структуру. Для записи данных есть функция – SDIO_WriteData(uint32_t Data) . После вызова этой функции данные окажутся в специально предназначенном для этого регистре – SDIO_FIFO.

Вот так вот осуществляется работа с модулем SDIO в STM32F10x)

Теперь перейдем к практике наконец-то. Я снова буду работать с платой Mini STM32, поскольку добрые китайцы озадачились установкой на нее слота для карты памяти micro SD. Вот схема подключения разъема для карты к микроконтроллеру:

Для написания программы воспользуемся готовым примером для Keil’а – стащим оттуда два файла, в которых реализовано что-то вроде драйвера для работы с картами – это файлы sdcard.c и sdcard.h. Создаем новый проект, цепляем туда эти файлы, а кроме того, естественно, файлы CMSIS и SPL. Вот готовый проект, в который все уже добавлено – остается только написать код функции main())

В файле sdcard.c реализованы всевозможные функции для работы с картой памяти, нам теперь остается их только использовать 😉 Пишем код! Для примера запишем на micro SD 512 байт тестовых данных, а затем попробуем их считать:

// Цепляем нужные файлы #include "stm32f10x.h" #include "sdcard.h" /*******************************************************************/ // Массивы входных и выходных данных и переменная для хранения данных // о нашей карте uint8_t writeBuffer[ 512 ] ; uint8_t readBuffer[ 512 ] ; SD_CardInfo SDCardInfo; /*******************************************************************/ int main() { // Тестовые данные для записи for (uint16_t i = 0 ; i < 512 ; i++ ) { writeBuffer[ i] = i % 256 ; readBuffer[ i] = 0 ; } // Иницилизация карты SD_Init() ; // Получаем информацию о карте SD_GetCardInfo(& SDCardInfo) ; // Выбор карты и настройка режима работы SD_SelectDeselect((uint32_t ) (SDCardInfo.RCA << 16 ) ) ; SD_SetDeviceMode(SD_POLLING_MODE) ; // И вот наконец то запись и чтение SD_WriteBlock(0x00 , writeBuffer, 512 ) ; SD_ReadBlock(0x00 , readBuffer, 512 ) ; while (1 ) { } } /*******************************************************************/

Обратите внимание, что SD карта поддерживает запись блоками по 512 байт.

Если мы запустим программу под отладчиком, то увидим, что считанные данные соответствуют записанным =) Так что эксперимент можем считать удавшимся. На этом на сегодня заканчиваем, до скорых встреч!

Урок 33

Часть 1

SPI. Карта SD. FAT

Сегодня мы продолжим нашу любимую тему по интерфейсу SPI. Закончили мы с данной шиной друг к другу контроллеров Atmega8a и ATTtiny2313. А сегодня мы по данному интерфейсу попробуем подключить к микроконтроллеру по данной шине карту памяти SD (Secure Digital) .

Данная карта может подключаться также по интерфейсу SDIO, но так как такой интерфейс не поддерживается аппаратно нашим контроллером, то в рамках данного занятия мы его касаться не будем. Нам интересен именно тип подключения по шине SPI , так как у нас уже есть неплохие накопленные знания по данной теме, а также аппаратная поддержка в контроллере, который мы программируем.

Тем не менее мы посмотрим распиновку ножек карты по обоим типам

Ну, так как нас интересует второй тип, с ним и будем разбираться.

А разбираться тут особо не в чем. Все эти аббревиатуры нам известны. Здесь все стандартные ножки интерфейса SPI и ничего тут лишнего нет.

Теперь вообще про карту. Данная карта нам позволяет хранить данные, тип памяти у неё FLASH, который по сравнению с памятью типа EEPROM также является энергонезависимым, то есть при отключении питания данные никуда не пропадают, а остаются храниться. Также данная память имеет отличия, мы с ними познакомимся в процессе программирования. Одно из главных отличий то, что мы уже как в память EEPROM в данную память не можем записать один байт. Теоретически то конечно можем, но только запишутся туда либо только единички из нашего байта либо только нули в зависимости от типа FLASH — NOR или NAND. То есть прежде чем писать байт, нужно его стереть, а в силу организации данной памяти, стирать мы можем только блоками, вот и писать следовательно также только блоками. Но зато есть величайшее отличие от EEPROM — это цена. Она в разы дешевле, даже порой на порядки за одну хранящуюся единицу инфорамции (за мегабайт, за гигабайт). Поэтому у памяти FLASH как правило всегда гораздо больший объём информации.

Существуют 4 типа SD, но это мы изучим немного позднее.

Подключим данную карту пока в протеусе

Здесь всё просто. На самом деле не совсем так. Нужны ещё резисторы

Данные резисторы нужны для того, чтобы обеспечить соответствующие уровни, так как карта питается от 3,3 вольт. Вообще по технической документации от 2,7 до 3,6 вольт.

Также в протеусе не указано, а на самом деле мы будем питать нашу карту от отдлеьного питания, поставив микросхему, преобразующую 5 вольт в 3,3 вольт.

Вернее, мы не будем ничего ставить, а будем использовать готовый модуль, в котором уже всё установлено.

Также у нас подключен дисплей, как и на по расширению функционала библиотеки дисплея.

Вот так у нас всё выглядит в практической схеме

Вот так вот выглядит модуль с держателем

Найти такой модуль можно везде, стоит он копейки. Тот модуль, который конектится по SDIO, стоит дороже. Мы видим также, что на модуле уже установлена микросхема для понижения напряжения до 3,3 вольта. А подключаем питание мы только на контакт 5 вольт, а на 3,3 не подключаем ничего

Также на модуле установлены все делители для уровней, то есть данный модуль рассчитан именно на подключение к 5-вольтовым устройствам.

А флеш-карту для тестов я откопал на 32 мегабайта, именно мегабайта а не гигабайта

Данная флеш-карта была подарена вместе с каким-то фотоаппаратом и она нам лучше всего подойдёт для наших тестов, по крайней мере мы не будем думать, что тот или иной глюк у нас из-за слишком большого размера памяти на карте.

Код был весь взят также с прошлого занятия вместе с библиотекой дисплея, так как функцию, которую мы создали на прошлом уроке, мы будем очень активно использовать, только был конечно создан проект новый и назват соответственно MYSD_SPI .

Удалим ненужные строки, в main() у нас останется только во это

int main ( void )

unsigned int i ;

Port_ini ();

LCD_ini (); //инициализируем дисплей

Clearlcd (); //очистим дисплей

Setpos (0,0);

Str_lcd ( "String 1" );

Setpos (2,1);

Str_lcd ( "String 2" );

Setpos (4,2);

Str_lcd ( "String 3" );

Setpos (6,3);

Str_lcd ( "String 4" );

Delay_ms (2000);

// for (i=0;i<=22;i++) {str80_lcd(buffer2+i*20);_delay_ms(1000);}

While (1)

Так как мы посимвольно не будем выводить текст, то можно будет в переменной обойтись типом char

unsigned char i ;

Теперь ещё один нюанс.

Чтобы нам работать с SD-картой в протеусе, нам мало добавить сам держатель с картой, необходимо также в его свойствах прикрепить файл образа флеш-карты.

Создать его не сложно. Одним из способов является создание с помощью программы WinImage.

Мы в ней стандартно создаём новый файл с помощью пункта меню File — > New. Выбираем в диалоге самый последний пункт и жмём "OK"

Для теста в протеусе нам вполне хватит размера 4 мегабайта, поэтому поменяем в следующем диалоге поле с номером секторов, а также выберем формат FAT12/16, потому что с 32-битной файловой системой немного другая специфика работы, и также нажмём "OK"

Вообще мы конечно можем оставить и FAT32, так как мы с файловой системой пока не работает, но в дальнейших частях занятия будет работа с файловой системой и мы будем именно работать с 12/16.

Затем мы сохраняем наш созданный файл с помощью пункта меню File -> Save As. И сохраняем мы его в ту папку, где у нас находится сохранённый проект протеуса. Назовём файл и нажмём "Сохранить"

Также затем нужно будет убедиться, что данный файл у нас получился не с аттрибутом "только для чтения" и после этого мы уже сможем его подключить в протеусе. Надо будет вручную вписать имя файла, так как протеус требует какой-то свой формат и наш файл будет просто не виден

Путь нам никакой не нужен, так как файл у нас находится в папке с проектом. Жмём "ОК".

Инициализация шины нам не нужна, так как у нас SPI будет программный, с аппаратным флеш-карты работают корректно не все, то нам не надо будет использовать никаких регистров. Аппаратный конечно, лучше, но чтобы уяснить работу протокола досконально, надо ещё поработать и с программным, то есть подрыгать ножками портов. Вообще, глядя на схему, может показаться, что у нас всё аппаратно, так как я именно такие ножки выбрал, это потому, что я просто так выбрал, чтобы впоследствии когда-то может быть кто-то попытается всё-таки поработать с аппаратной реализацией шины.

Добавим макроподстановки для ножек порта

#include "main.h"

#define MOSI 3

#define MISO 4

#define SCK 5

#define SS 2

Добавим код для инициализации ножек в функцию инициализации портов

void port_ini ( void )

PORTD =0x00;

DDRD =0xFF;

PORTB |=(1<< SS )|(1<< MISO )|(1<< MOSI );

DDRB |=(1<< SS )|(1<< MOSI )|(1<< SCK );

Мы оставляем на вход ножку MISO, так как по умолчанию все биты в регистре равны нулю, и мы его просто не трогает. Также мы включаем сразу высокий уровень в MOSI и SS, а к MISO подтягиваем резистор.

Напишем функцию передачи байта по шине SPI

void SPI_SendByte ( unsigned char byte )

{

}

Добавим переменную для цикла и сам цикл

void SPI_SendByte ( unsigned char byte )

unsigned char i ;

for ( i =0; i <8; i ++) //движемся по битам байта

{

}

Я думаю, понятно почем мы считаем до 8, так как битов мы передаём именно 8.

Ну и начнём их передавать потихоньку.

Проверим сначала самый левый бит, выделив его из всего байта маскированием, и, если он у нас равен 1, то выставим 1 и на шине MOSI, а если 0 — то не трогаем шину

for ( i =0; i <8; i ++) //движемся по битам байта

Мы выводили картинку на дисплей с sd карточки, но в ней были упущены некоторые моменты, первый - подключение самой карточки, второй - была рассмотрена лишь часть функций библиотеки Petit FatFs , давайте остановимся на этих моментах подробнее.

Общение с карточкой возможно по одному из двух интерфейсов, SPI или SD .



Надо сказать, что SD интерфейс может работать в однобитном и четырёхбитном режимах.

Схема подключения карточки по SPI стандартная и выглядит следующим образом, не используемые выводы карточки нужно с помощью резистора 10К подтянуть к питанию.


Но в любительских конструкциях зачастую пренебрегают подтягивающими резисторами, упрощая схему подключения.

Надо отметить, что при подключении по SPI карточка очень требовательна к напряжению питания и небольшая просадка питающего напряжения приводит к неработоспособности карточки, это проверено на личном опыте, по поводу SD интерфейса сказать нечего, ещё не пробовал. Это всё писал к тому, что по питанию обязательно ставить конденсаторы . Что касается дросселя, он должен быть рассчитан на ток до 100мА, но ставить его необязательно.

На схемах, изображённых выше видно, что для работы карточке необходимо 3.3 вольта, соответственно, в линиях передачи данных напряжение не должно выходить за диапазон 0 – 3.3 вольт и тут возникает вопрос, что делать если МК питается от 5 вольт?
Ответ прост, надо согласовать линии передачи данных, а сделать это можно с помощью обычного резистивного делителя.


На схеме видно, что линию MISO согласовывать не надо так, как по этой линии данные передаются от карточки к МК .
На самом деле, мало кто подключает карточку напрямую к МК, гораздо удобнее подключить к МК разъём для карточки или купить шилд с разъемом и всей необходимой обвязкой.

С подключением разобрались, давайте теперь рассмотрим как пользоваться библиотекой Petit FatFs , которая предназначена для 8-битных микроконтроллеров с малым размером памяти.

Библиотека состоит из 5 файлов:
integer.h - заголовочный файл в котором описаны основные типы данных.

diskio.h - заголовочный файл в котором объявлены прототипы низкоуровневых функций для работы с диском и статусные коды, которые они возвращают.

diskio.c - в этом файле должны быть реализованы низкоуровневые функции, изначально там "заглушки".

pffсonf.h - конфигурационный файл.

pff.h - заголовочный файл в котором объявлены прототипы функций взаимодействия с файловой системой диска.

pff.c - файл содержит реализации функций для взаимодействия с файловой системой диска.

Видно, что для того чтобы библиотека заработала необходимо реализовать низкоуровневые функции. Но если речь идет о AVR или PIC, для них сайте можно скачать пример работы с библиотекой, в котором есть файл mmc , в нем уже реализованы низкоуровневые функции. Также необходимо задать конфигурацию библиотеки в файле pff.h и написать функции необходимые для работы SPI.

Функции Petit FatFs.

FRESULT pf_mount (FATFS*) - функция монтирует/демонтирует диск. Эту функцию необходимо вызывать до начала работы с диском, если вызвать функцию с нулевым указателем диск демонтируется. Функция может быть вызвана в любой момент времени.

Параметры
FATFS* fs - указатель на объект типа FATFS, описание этой структуры можно посмотреть в файле pff.h. Нам надо всего лишь объявить переменную такого типа.

Возвращаемые значения:
FR_OK (0)
FR_NOT_READY - устройство не может быть инициализировано
FR_DISK_ERR - возникла ошибка во время чтения с диска
FR_NO_FILESYSTEM - на диске нет правильного раздела FAT

FATFS fs;//объявляем объект типа FATFS //монтируем диск if (pf_mount(&fs) == FR_OK) { //диск смонтирован, работаем с ним //демонтируем диск pf_mount(NULL); } else { //не удалось смонтировать диск }

FRESULT pf_open (const char* path) - функция открывает существующий файл. После того как файл открыт с ним можно работать, то есть читать из него и записывать в него. С открытым файлом можно работать до тех пор, пока не будет открыт другой файл. Функция может быть вызвана в любой момент времени.

Параметры
const char* path - указатель на строку, указывающую путь к файлу. Путь надо указывать полностью относительно корневой директории, разделяя директории слэшем.

Возвращаемые значения:
FR_OK (0) - возвращается в случае успешного выполнения функции
FR_NO_FILE - файл не найден
FR_DISK_ERR - ошибка диска
FR_NOT_ENABLED - диск не был смонтирован

FATFS fs;//объявляем объект типа FATFS //монтируем диск if (pf_mount(&fs) == FR_OK) { //открываем файл лежащий в корневой директории if(pf_open("hello.txt") == FR_OK) { //делаем что-то } //открываем файл лежащий в папке new if(pf_open("new/hello.txt") == FR_OK) { //делаем что-то } //демонтируем диск pf_mount(NULL); } else { //не удалось смонтировать диск }

FRESULT pf_read(void* buff, WORD btr, WORD* br) - функция читает указанное количество байт из файла и сохраняет их в буфер. Если количество прочитанных байт меньше чем указано, значит был достигнут конец файла.
#define _USE_READ 1

Параметры:
void* buff - указатель на буфер, в котором сохраняются прочитанные данные
WORD btr - количество байт, которые нужно прочитать
WORD* br - указатель на переменную, в которой хранится количество прочитанных байт.

Возвращаемые значения:
FR_OK (0) - возвращается в случае успешного выполнения функции
FR_DISK_ERR - ошибка диска
FR_NOT_OPENED - файл не был открыт
FR_NOT_ENABLED - диск не был смонтирован

FATFS fs;//объявляем объект типа FATFS BYTE buff;//буфер для чтения файла WORD br; //счетчик прочитанных байт //монтируем диск if (pf_mount(&fs) == FR_OK) { //открываем файл лежащий в корневой директории if(pf_open("hello.txt") == FR_OK) { //читаем из него 10 байт pf_read(buff, 10, &br); if(br != 10) { //если br не равно 10 //значит мы достигли конца файла } } }

FRESULT pf_write(const void* buff, WORD btw, WORD* bw) - функция позволяет записывать данные в открытый файл. Для того чтобы функция работала в файле pffconf.h надо записать
#define _USE_WRITE 1

Параметры:
void* buff - указатель на буфер, который хотим записать, нулевое значение финализирует запись
WORD btw - количество байт, которые хотим записать
WORD* bw - указатель на переменную, хранящий количество байт, которые удалось записать. Анализируя, эту переменную можно узнать был ли достигнут конец файла.

Возвращаемые значения:
FR_OK (0) - возвращается в случае успешного выполнения функции
FR_DISK_ERR - ошибка диска
FR_NOT_OPENED - файл не был открыт
FR_NOT_ENABLED - диск не был смонтирован

Из-за того, что библиотека рассчитана на микроконтроллеры с малым объемом памяти, эта функция имеет ряд ограничений:

  • нельзя создавать новые файлы, а записывать можно только в существующие
  • нельзя увеличивать размер файла
  • нельзя обновить временную метку
  • операцию записи можно начать/остановить только на границе сектора
  • файловый атрибут "только для чтения" не может запретить запись

Для того чтобы понять предпоследний пункт, надо знать, что память карточки разбита на блоки(сектора) по 512 байт и запись можно начать только с начала сектора . Таким образом если мы хотим записать 1000 байт, то первый сектор запишется полностью, а во второй запишется только 488 байт, а оставшиеся 24 байта заполнятся нулями.

Для записи в открытый файл надо выполнить следующие действия:

  • установить указатель на границу сектора, если установить не на границу, то указатель будет округлен до нижней границы сектора
  • вызвать функцию записи нужное количество раз
  • финализировать запись, вызвав функцию с нулевым указателем

Для того, чтобы привести пример работы функции записи необходимо рассмотреть ещё одну функцию.

FRESULT pf_lseek(DWORD offset) - устанавливает указатель чтения/записи в открытом файле. Устанавливать указатель можно абсолютным или относительным смещением, для абсолютного смещения необходимо передать в функцию число
pf_lseek(5000);
для относительного, передать значение указателя на текущую позицию fs.fptr и величину смещения
pf_lseek(fs.fptr + 3000);
Для того чтобы функция работала в файле pffconf.h надо записать
#define _USE_LSEEK 1

Параметры:
DWORD offset - количество байт, на которые нужно сместить указатель.

Возвращаемые значения:
FR_OK (0) - возвращается в случае успешного выполнения функции
FR_DISK_ERR - ошибка диска
FR_NOT_OPENED - файл не был открыт

Записать данные в файл можно следующим образом.
FATFS fs;//объявляем объект типа FATFS BYTE buff;//буфер для чтения файла WORD br; //счетчик прочитанных байт //монтируем диск if (pf_mount(&fs) == FR_OK) { //открываем файл лежащий в корневой директории if(pf_open("hello.txt") == FR_OK) { //устанавливаем указатель на первый сектор pf_lseek(0); //записываем pf_write(buff, 10, &br); //финализируем запись pf_write(0, 0, &br); } }

Также оставляю тут кусок реально работающего кода, в котором используются все выше описанные функции.
#define F_CPU 8000000UL #define buff_size 10 #include #include #include "diskio.h" #include "pff.h" #include "spi.h" FATFS fs;//объявляем объект типа FATFS BYTE read_buff;//буфер для чтения файла BYTE write_buff = "hello word";////буфер для записи в файл UINT br; //счетчик прочитанных байт int main(void) { //монтируем диск if (pf_mount(&fs) == FR_OK) { //открываем файл лежащий в папке new if(pf_open("new/hello.txt") == FR_OK) { //устанавливаем указатель записи pf_lseek(0); //записываем pf_write(write_buff, buff_size, &br); //финализируем запись pf_write(0, 0, &br); //устанавливаем указатель чтения pf_lseek(0); //читаем то, что записали pf_read(read_buff, buff_size, &br); if(br != buff_size) { //если br не равно buff_size //значит мы достигли конца файла } } //демонтируем диск pf_mount(NULL); } while(1) { } }

FRESULT pf_opendir(DIR* dp, const char * path) - функция открывает существующую директорию и создает указатель на объект типа DIR, который будет использоваться для получения списка файлов открытой директории.
Для того чтобы функция работала в файле pffconf.h надо записать
#define _USE_DIR 1

Параметры:
DIR *dp - указатель на переменную типа DIR.

const char * path - указатель на строку, которая содержит путь к директории, директории разделяются слэшем

Возвращаемые значения:
FR_OK (0) - возвращается в случае успешного выполнения функции
FR_NO_PATH - не удалось найти путь
FR_NOT_READY - не удалось инициализировать диск
FR_DISK_ERR - ошибка диска
FR_NOT_ENABLED - диск не был смонтирован

//объявляем переменные FATFS fs; DIR dir; //монтируем диск pf_mount(&fs); //открываем директорию pf_opendir(&dir, "MY_FOLDER");

FRESULT pf_readdir(DIR* dp, FILINFO* fno) - функцию позволяет прочитать содержимое директории. Для этого нужно открыть директорию с помощью функции pf_opendir() и вызывать pf_readdir(). Каждый раз при вызове функция будет возвращать название объекта(папки/файла) лежащего в указанной директории. Когда она пройдется по всем объектам, вернет нулевую строку в элементе массива fno.fname.
Для того чтобы функция работала в файле pffconf.h надо записать
#define _USE_DIR 1

Параметры:
DIR *dp - указатель на переменную типа DIR, которая должна быть предварительно объявлена

FILINFO *fno - указатель на переменную типа FILINFO, которая должна быть предварительно объявлена.

Возвращаемые значения:
FR_OK - успешное завершение функции
FR_DISK_ERR - ошибка диска
FR_NOT_OPENED - не открыта директория

FATFS fs; FRESULT res; FILINFO fno; DIR dir; //монтируем диск pf_mount(&fs); //открываем директорию res = pf_opendir(&dir, MY_FOLDER); //читаем содержимое директории for(;;){ res = pf_readdir(&dir, &fno); //проверяем не возникло ли ошибок при чтении // и есть ли еще файлы в указанной директории if ((res != FR_OK) || (fno.fname == 0)){ break; } //выводим удобным способом fno.fname usart_sendStr(fno.name); usart_sendStr(/r); }

Ну и напоследок оставлю тут рабочий проект

Существует множество различных типов носителей данных на основе так называемой флеш-памяти. Мы пользуемся обычными флешками для передачи файлов друг-другу, micro-SD картами для увеличения свободного места в смартфонах, даже вместо старого доброго жесткого диска в современных ноутбуках используем SSD носители — ту же флеш-память. Флеш-память не имеет движущихся частей, в отличие от старинных дискет и более новых жестких дисков. Скорость чтения и записи такой памяти выше чем у всех прежних носителей, а энергопотребление — наоборот ниже. Другими словами, если мы хотим в наших электронных устройствах и роботах хранить какие-то данные, то рационально будет воспользоваться именно флеш-памятью. Зачем может понадобиться карта памяти? Например, для того, чтобы записывать на неё данные с различных датчиков нашего устройства. Кроме самих показаний датчиков, рационально еще записывать время съема этих показаний — это называется журналированием. Таким образом, подключив к Ардуино датчики температуры, влажности и давления, а также часы реального времени и карту памяти мы сможем сделать настоящую погодную станцию! Разберем как именно карта памяти подключается к Ардуино и каким образом осуществляется её запись и чтение.

1. Подключение модуля micro-SD карт к Ардуино

В этом уроке мы будем читать и записывать данные на micro-SD карту. В плане подключения в Ардуино, модуль micro-SD ничем не отличается от модуля для обычных SD карт. Модуль подключается к Ардуино по SPI шине, а значит нужно соединить уже знакомые по другим урокам контакты в стандартном порядке:
Модуль micro-SD карт GND VCC CS MOSI MISO SCK
Ардуино Уно GND +5V 4 11 12 13
Принципиальная схема
Внешний вид макета

2. Программа для чтения micro-SD карты

Чтобы проверить работу устройства, напишем простую программу, которая будет лишь считывать с карты служебную информацию: тип карты, тип файловой системы, размер первого раздела и список файлов на нём. #include #include Sd2Card card; SdVolume volume; SdFile root; const int chipSelect = 4; void setup() { Serial.begin(9600); Serial.print("\nInitializing SD card..."); if (!card.init(SPI_HALF_SPEED, chipSelect)) { // неверное подключение или карта неисправна Serial.println("initialization failed"); return; } else { // всё ок! Serial.println("Wiring is correct and a card is present."); } // считываем тип карты и выводим его в COM-порт Serial.print("\nCard type: "); switch (card.type()) { case SD_CARD_TYPE_SD1: Serial.println("SD1"); break; case SD_CARD_TYPE_SD2: Serial.println("SD2"); break; case SD_CARD_TYPE_SDHC: Serial.println("SDHC"); break; default: Serial.println("Unknown"); } // инициализация файловой системы if (!volume.init(card)) { // неверная файловая система Serial.println("Could not find FAT16/FAT32 partition."); return; } // считываем тип и вычисляем размер первого раздела uint32_t volumesize; Serial.print("\nVolume type is FAT"); Serial.println(volume.fatType(), DEC); Serial.println(); volumesize = volume.blocksPerCluster(); // блоков на кластер volumesize *= volume.clusterCount(); // кластеров volumesize *= 512; // 512 байтов в блоке, итого байт.. Serial.print("Volume size (bytes): "); Serial.println(volumesize); Serial.print("Volume size (Kbytes): "); volumesize /= 1024; Serial.println(volumesize); Serial.print("Volume size (Mbytes): "); volumesize /= 1024; Serial.println(volumesize); Serial.println("\nFiles found on the card (name, date and size in bytes): "); root.openRoot(volume); // выводим список файлов root.ls(LS_R | LS_DATE | LS_SIZE); } void loop(void) { } Загружаем программу в Ардуино и открываем монитор COM-порта:
Если появилась подобная информация, значит с картой и модулем всё в порядке. Можно приступать к дальнейшей работе.

3. Программа для записи данных на micro-SD карту

Теперь попробуем создать новый файл на карте и записать туда простую фразу «Hello from robotclass». #include #include const int chipSelect = 4; void setup() { Serial.begin(9600); if (!SD.begin(chipSelect)) { Serial.println("Card failed, or not present"); return; } // строка, которую мы запишем в файл String dataString = "Hello from RobotClass"; // открываем файл, в который будет записана строка File dataFile = SD.open("test.txt", FILE_WRITE); if (dataFile) { // записываем строку в файл dataFile.println(dataString); dataFile.close(); Serial.println("Success!"); } else { // выводим ошибку если не удалось открыть файл Serial.println("error opening file"); } } void loop() { } Загружаем программу. Затем выключаем Ардуино, достаем микро-SD карту из модуля и проверяем на компьютере её содержимое. В корне карты должен появиться файл test.txt с нашей фразой «Hello from RobotClass». Примечание! Имя файла, которое указывается в функции open не должно содержать более 8 букв (не включая расширение).

4. Программа для чтения данных с micro-SD карты

Наконец, прочитаем файл test.txt и выведем в COM-порт текст из него. #include #include const int chipSelect = 4; void setup() { Serial.begin(9600); if(!SD.begin(chipSelect)){ Serial.println("initialization failed!"); return; } // открываем файл для чтения File myFile = SD.open("test.txt"); if (myFile) { // считываем все байты из файла и выводим их в COM-порт while (myFile.available()) { Serial.write(myFile.read()); } // закрываем файл myFile.close(); } else { // выводим ошибку если не удалось открыть файл Serial.println("error opening test.txt"); } } void loop() { } Загружаем программу и открываем монитор COM-порта. На экране должен появиться весь текст из файла test.txt

Заключение

В следующем уроке мы попробуем добавить в схему часы реального времени и датчик температуры. Оставив такое устройство на целый день мы сможем в итоге построить дневной график температуры.

BigPack 25 февраля 2014 в 22:02

Полнофункциональный драйвер SDHC карты памяти для Stm32f4 (часть 1)

  • Системное программирование

Для чего эта статья?


Все эмбеддеры, рано или поздно, сталкиваются с проблемой нехватки ПЗУ микроконтроллера для своих проектов. Ну банально, Вам нужно разработать систему управления простеньким ЧПУ станком, где управляющая программа хранится на самом девайсе или систему сбора данных, скажем, от датчиков какого-нибудь эксперимента – очевидно, что микроконтроллер изначально не предназначался для хранения таких массивов информации.

Решений сего кейса масса, начиная от приобретения и подключения микросхем EEPROM и заканчивая коннектом стандартной USB флешки к аппаратному USB хосту камня (если таковой имеется, конечно). Ну, а для хэнд-майд проектов, отличным вариантом будет самая, что ни на есть классическая SD’шная карта памяти. Они бывают разного типа, имеют различные механизмы инициализации и передачи данных и подключаются к хосту через различные интерфейсы (их, правда, только три, но об этом позже). Более того, многие современные микроконтроллеры имеют на своем борту аппаратные модули этих интерфейсов, и работа разработчика сводится лишь к их конфигу и посылу карточке нужных команд в соответствии с протоколом. Ну и еще карты памяти имеют приятное свойство элементарно покупаться на каждом шагу.

О Secure Digital (SD) картах


Не буду переписывать Википедию – приведу здесь основные сведения и виды SD карт памяти и их характеристики.
Secure Digital формат – популярный (пожалуй, самый популярный на сегодняшний день) формат flash памяти для использования, в основном, в портативных устройствах. Внутри каждой такой карточки имеется, собственно, микросхема flash памяти (Memory Core) и, связывающий ее с внешним миром контроллер, имеющий 8 регистров. Задачи последнего – аппаратная реализация внешних интерфейсов, поддержка информации о карте (тип, емкость, класс скорости еще куча других характеристик), контроль электропитания, и, конечно, управление самой микрухой памяти (адресация, чтение, запись, очистка и оганизация порядка 80 команд управления).

Формат SD был основан компаниями Panasonic, SanDisk и Toshiba на основе MMC карт. Позже эти компании создали организацию SD Card Association, в настоящее время занимающуюся разработкой и продвижением технологии SD. Основной документ, в котором досконально описан интерфейс, протокол, команды, регистры карточек - Physical Layer Simplified Specification (Copyright 2001-2006 SD Group (Panasonic, SanDisk, Toshiba) and SD Card Association). Именно эту информацию используют всякие R&D центры при разработки аппаратного и программного обеспечения своих будущих девайсов. Сам файлик благополучно лежит в свободном доступе в инете, и скачать его не предоставляется никаких сложностей. Так вот, в соответствии с этим документом, существуют следующие типы карт памяти:
SD карты (или еще SDSC (Secure Digital Standard Capacity)) – первое поколение карт памяти. Ограничение по объему – 2 Гб. Минимальный размер адресуемого пространства – 1 байт.
SDHC карты (Secure Digital High Capacity) – карты памяти повышенной емкости (до 32 Гб). Имеют существенное отличие от первого типа, а именно, адресация происходит блоками по 512 байт и никто в этом мире не может изменить это значение. Иными словами, нельзя просто так взять и записать, к примеру, 71 байт информации: минимальный размер пачки, повторюсь, 512 байт. Особо не копал, почему так, но есть личное мнение, что это из-за используемого 32-битного адресного пространства контроллера и из-за того, что карты памяти обычно форматируются под ту или иную файловую систему, размер кластера которой удобно сочетается с такими блоками. Еще у SDHC карт дугой процесс инициализации, о котором поговорим чутка по позже.
SDXC (Secure Digital eXtended Capacity) – карты памяти расширенной емкости – теоретически аж до 2Tб памяти. Адресация тоже по 512 байт. Вот оно и получается при 32-битном пространстве: (2^32)*512 = 2 Тб.

На каждое поколение карт существуют спецификации, и при этом в каждом документе на более новое поколение описывается инфа о старых – то есть они «толстеют» с каждым обновлением продукта. Так что скачиваем Physical Layer Simplified Specification самой последней версии и находим там все, что надо для работы со всеми поколениями карт. Кроме этого, карты памяти делятся на несколько классов по скорости чтения/записи данных. Ну, а что касается всяких там mini-, microSD, microSDXC и т.д. – это всего лишь другой размер корпуса и распиновка – никаких внутренних отличий от карточек стандартных габарит.

А теперь важно: ВНЕ зависимости от типа карты, емкости, ее производителя, типа корпуса, цвета и магазина, где вы ее купили – все Security Digital карты имеют одинаковые интерфейсы взаимодействия с внешним миром. Команды, механизмы инициализации – разные, да, но интерфейсы – ОДИНАКОВЫЕ. Именно это позволяет напофиг воткнуть в фотик как SD, так и SDHC карту памяти. Ну, вот и пришел момент обсудить язык карточки, а точнее аж три: SD и UHS-II (нэйтив спикер) и «язык универсальной микропроцессорной коммуникации, который сейчас знает каждая нерезаная собака микроконтроллер» - SPI .

Интерфейс карты памяти


Как было сказано выше, Security Digital карты имеют три внешних интерфейса: SD, UHS-II и SPI. Первые являются «родными» каналами обмена данными с хостом, и, как следствие, позволяют реализовать полнофункциональное, полноскоростное взаимодействие. SPI же не поддерживает ряда команд и не дает максимальной скорости обмена данными, зато он есть во всех микроконтроллерах (и в современных и в старых моделях), что делает возможным без особых проблем приконнектить карточку ко всему, что плохо лежит. Существует масса статей о том, как это сделать. Но, с развитием микропроцессорной техники, с уменьшением нанометров в технологическом процессе производства камней, SPI интерфейс, как средство коммуникации с SD картой постепенно отмирает. Действительно, если ваш МК поддерживает аппаратную реализацию SD протокола, будите ли Вы связываться с менее функциональной альтернативой? Судьба послала мне на проект камень Stm32f4 от STMicroelectronics, в котором как раз таки и имеется периферийный модуль SDIO (Security Digital Input Output), аппаратно реализующий и интерфейс, и протокол карточки.

Так что же такое SD протокол и с чем его едят? Ключевых понятий тут три:
команда – последовательность битов, воспринимаемых контроллером карточки и призывающих его к тому или иному действию;
отклик – ответ контроллера карты на команду. Он может содержать как общую информацию (статус карты, текущее состояние различных внутренних модулей и т.д.), так и, собственно, ожидаемую хостом информацию (запросили в команде идентификатор карты – получили его в отклике);
данные – ну тут без комментариев.

Но прежде, чем посмотрим на логику протокола, обратимся к физике интерфейса (очень обзорно).


Pin 4 – питание карточки;
Pin 3, 6 – земля;
Pin 5 – тактовый сигнал;
Pin 2 – линия команд и откликов;
Pin 1, 7, 8, 9 – линии 4-битной шины данных.

Все посылки карточке и обратно есть последовательности битов, строго синхронизированные с тактовым сигналом, передаваемым по линии CLK . Рекомендуемые частоты описаны в спецификации на карту и имеют различное значение, в зависимости от ее типа и класса скорости. Отмечу только, что для любой карты инициализация проходит на очень малой (по сравнению с передачей данных) частоте. Шина данных может быть 1-битной (работает только D0) или 4-битной – это конфигурируется при инициализации. Важно, что для SD карт со стороны хоста линии данных и команд должны быть Push-Pull и быть подтянуты к питанию через резисторы 4.5 – 10 кОм. Тактовую шину тоже нужно подтянуть к питанию.

Ну, а теперь к протоколу!
Бывает несколько вариантов обмена информацией хост – карта.

1) Команды без данных.
Все команды делятся на требующие и не требующие отклик .

Как видно из рисунка, если нам (хосту) нужно послать команду, не требующую отклика – просто шлем ее. Если же, команда подразумевает некий ответ, шлем, а затем ждем ответа. Почти все команды и отклики проверяются контрольной суммой, как со стороны хоста, так и со стороны карты. Ну, посмотрим на формат команды:

Кадр состоит из 48 бит. Первый – старт бит – всегда нуль. Затем, говорим, что данные направляются от хоста к карте и посылаем команду с аргументом. Да, да, команда состоит из индекса и аргумента. После команды обязательно шлем 7-битную контрольную сумму, вычисляемую по алгоритму циклически избыточного кода (CRC) и завершаем посылку стоп битом. Команды бывают двух типов: CMD (базовые команды) и ACMD (Application-Specific Command) . Они могут быть с аргументом и без, иметь отклик и не иметь. Всего существует порядка 80 команд (не считал точно, может и больше) и каждая из них подробно описана в спецификации. Мы остановимся лишь на некоторых, необходимых для основной работы с карточкой (инициализация, чтение, запись). Индекс команды – это та цифра, которая идет после символов CMD или ACMD. Под него отведено 6 бит и 32 бита аргумента команды, если таковой требуется.

Важное пояснение по поводу ACMD : пространство их индексов пересекается с индексами CMD команд, поэтому, чтобы контроллер воспринял команду именно, как Application-Specific, ей должна предшествовать CMD55 !

Отклик (если требуется) – тоже целая тема, хотя бы, потому что их пять типов.

R1 (normal response command) – длина 48 бит. Пожалуй, самый популярный отклик.


Содержит в себе старт бит, бит направления передачи (от карты к хосту), 6 битов индекса команды, побудившей на генерацию отклика, статус карты и, конечно же, контрольную сумму со стоп битом. Всю информацию в отклике этого типа несет 32 битное поле статуса карты . В спецификации тщательно и добросовестно расписано, что означает каждый бит этого статуса (карта занята/свободна, блокирована/разблокирована, текущее состояние автомата передачи данных, готовность к тому или иному действию и многое другое).

R1b – такой же формат, как и в случае R1 отклика, только передает еще флаг занятости (busy) по линии данных.

R2 (CID, CSD register) – длинной в 136 бит отклик передает хосту содержимое CID и CSD регистров контроллера карточки.


Здесь вся полезная информация содержится в 127 битном поле, в которое помещается либо содержимое CID (в случае, если это отклик на CMD2 или CMD10 команду), либо содержимое CSD регистра (в случает посыла CMD9 команды). Так что же это за регистры такие, что под них специальные команды придуманы, да еще и с таким длинным откликом?
CID (Card identification data) – как видно из названия, содержит всю идентификационную информацию о карте (серийный номер, производитель, дата изготовления и др…). CSD (Card-specific data) – вся техническая информация о карте (объем памяти, размер блоков чтения/записи, максимальные скоростные характеристики, максимальные характеристики по потребляемому току в различных режимах и многое другое). Именно эту информацию использует хост мобилы или камеры для получения всей информации о вставленной карточке.

R3 – длиной в 48 бит, приходит как ответ на команду ACMD41 и несет в себе информацию о содержимом OCR (Operation Conditions Register) регистра карты.


ACMD41 – команда инициализации карты. После ее посыла необходимо ожидать данного отклика, который будет говорить об успешном завершении процесса инициализации и сообщать содержимое регистра OCR (доступный диапазон напряжений, тип карты памяти, и флаг занятости).

R6 (Published RCA response) – содержит в себе RCA (Relative card address) карты и некоторые статус биты.


Шина предполагает подключение нескольких карт к одному хосту. Поэтому очень важно такое понятие, как собственный адрес карты на шине. Это и есть содержимое RCA регистра.

R7 (Card interface condition) – 48 битовый отклик на команду CMD8.


Карта оперирует определенным напряжением, ни больше не меньше. До инициализации необходимо это валидировать (об этом позже). В ответе карта посылает само напряжение (точнее значение, соответствующее этому диапазону) и некий чек паттерн (об это тоже позже).

2) Данные.
Напомню (это было сказано давно…), мы рассмотрели посыл команд и получение отклика от карты. Теперь самое время разобраться с тем, как же слать, собственно, данные. Повторюсь, делается это блоками по 512 байт (для SDHC карт) - все адресное пространство карты разбито на 512 байтовый ячейки . Посылке данных всегда должна предшествовать специальная команда, говорящая контроллеру карты о том, что данные вот-вот уже пойдут. А идут они, как я уже говорил – по 1- или 4-битной шине. Посмотрим на формат посылки данных к хосту от карты (чтение).

Возможны два режима передачи данных: одним блоком (block read operation) и несколькими блоками сразу (multiple block read operation). В любом случае, старт передачи и ее завершение происходят по специальной команде, обратите внимание, с откликом.

Обратная процедура (запись) осуществляется аналогичным образом, только между пачками обязательно присутствует busy, сигнализирующий о неготовности карты принять следующий блок (данные еще не записались во флэш карты).

Инициализация SD Карты памяти


Ну мы, эмбеддеры, люди привыкшие, что все надо инициализировать, поэтому SD карта не является исключением из этого великолепнейшего правила. Нужно прочекать поддерживаемые напряжения, назначить адреса, и вообще, убедиться, что мы можем работать с данной картой. Посмотрим на алгоритм инициализации, вытащенный из спецификаии и пройдемся по нему по порядку, блок за блоком, дабы понять, что нужно сделать с девайсом перед использованием по назначению.

ВАЖНО : инициализация проводится на низко скоростном режиме! Частота клока карты не более 400 кГц!!!

Шлем CMD0 , обратим внимание, без аргумента и не ждем ничего в отклике. В результате все карты на линии передут в холостой режим.

Помните, я говорил, что напряжение нужно валидировать? Правильно! Нужно сказать карте, на каком вольтаже мы работаем и выслушать от нее все по этому поводу. Шлем CMD8 с аргументом, в котором биты 11:8 означают напряжение хоста и биты 7:0 – check pattern (проверочный шаблон) – любой, спецификация рекомендует слать 10101010 . Биты напряжения ставятся в соответствии с таблицей:

Ну, у нас все очень даже определено и далеко не Low Voltage Range. Stm32f4 выдает как раз напряжение в диапазоне 2.7 – 3.6 V, так что ставим 1 на восьмом бите аргумента. Итого, имеем команду с аргументом 110101010 . Отправили. Прочекали, что все отправилось хорошо и ждем ответа, он не заставит нас делать это долго. В спецификации увидели, что ответ на эту команду – R7 типа.
Если мы его так и не дождались, то дальнейшая команда ACMD41 решит, как именно нас надули – подсунули карту версии 1.X стандартной емкости или вообще не SD карту. Правда есть вероятность, что мы просто что-то не так делаем. Но не будем о грустном, и предположим, что флешка все таки ответила. Если с напряжением все хорошо, карта довольна, мы довольны, ответ будет содержать в себе все то, что мы отправили в аргументе, то есть 110101010 . Это называется valid esponse . Если так, переходим к дальнейшему шагу, иначе – опять же – либо надули, либо где-то косяк.

Дождались 110101010 , и пришло время непосредственной инициализации – команды ACMD41 . И тут вспоминаем ВАЖНОСТЬ : чтобы сказать карточке, что команда не простая, а ACMD, отправим сперва CMD55 . В аргументе обязательно указываем, адрес той карты, для которой эта команда предназначена. Но стоп, у нас, ведь, пока нет адреса, мы его не знаем. Ничего, узнаем … но по позже, а пока пишем нули и шлем. Получив ответ типа R1 удостоверяемся, что карта готова принимать ACMD и только после этого шлем 41 индекс! Команда идет с аргументом, в котором на месте 30-ого бита указываем 1, что говорит о поддерживаемости хостом SDHC карт и напряжения хоста на месте 23:0 битов (см. содержимое OCR регистра). Ответ ждем R3 типа. Здесь нам важно получить 1 на месте 31ого бита в пачке ответа, несущей содержимое OCR регистра карты (флаг busy). Это будет говорить о том, что карта завершила процесс инициализации. Виду того, что этот процесс длится долго (гораздо дольше, чем тактовый цикл микроконтроллера), необходимо слать ACMD41 в цикле до тех пор, пока не получим ответ со снятым флагом занятости. Как только это случилось, чекам 30 бит, и, если он единица, то имеем карту повышенной емкости SDHC или SDXC, и карту стандартной емкости SD в противном случае. Если же мы ждали, ждали, а флаг бизи все висит и висит, то, как и в описанном выше случае – либо неподходящая карта, либо (скорее всего) наш косяк.

Далее шлем CMD2 - без аргумента и смотрим на ответ R2 . В этом случае он будет нести информацию о содержимом CID регистра, и мы сможем вычитать ID производителя, серийный номер карты и прочую информацию.

И, наконец, заключительный шаг – получение адреса карты (RCA - relative
address ). Как оно уже упоминалось, к одной шине может быть подключено несколько карт, поэтому каждая должна иметь свой уникальный локальный адрес. Шлем CMD3 и получаем ответ типа R6 , в котором в младших 16 битах содержится статус карты, а в старших – новый RCA адрес. Отныне, для доступа к нашей карточке, мы должны будем звать ее по имени, то есть по RCA адресу.

Опциональный пункт. По умолчанию карта работает с 1-битной шиной данных, что, ясное дело, медленнее, чем с 4-х битной. Если мы хотим достичь максимального быстродействия – шлем ACMD6 , с предшествующей CMD55 , конечно же. Но прежде, нужно перевести карту в состояние Transfer State (см. ниже) командой CMD7 с RCA в качестве аргумента. В аргументе ACMD6 на месте самого первого бита пишем 1 – если хотим включить 4-битный мод и 0 – для отключение. Ответ R1 скажет об успешном проведении операции.

Пример инициализации SDHC карты
В данном примере используется самодельная функция посылки команды, написанная под периферию Stm32F4.
char SDIO_send_command(char index, unsigned int arg, char resp_type, unsigned int *resp);
index – индекс команды;
arg - аргумент;
resp type – тип отклика (0 – без отклика, 1 – короткий (48 бит) отклик, 2 – длинный (136 бит) отклик);
resp - массив откликов (в случае короткого отклика информацию несет первый элемент массива, в случае длинного – 4 элемента).
Команда возвращает 0, в случае успешной операции посыла команды и приема ответа и код ошибки в противном случае.

Char SDHC_card_initialization(unsigned int *RCA) { char result; unsigned int RESP; result = SDIO_send_command(0, 0, 0, RESP); //Посылаем CMD0, дабы обнулить карты if (result != 0) return result; //Чекаем на успех result = SDIO_send_command(8, 0x1AA, 1, RESP); //Посылаем CMD8 с аргументом 110101010 if ((result != 0) || (RESP != 0x1AA)) return 4; //Чекаем на успех while(!(RESP&(1<<31))) //Ждем, пока флаг бизи не слезет { result = SDIO_send_command(55, 0, 1, RESP); //Шлем CMD55, тем самым, говоря, что потом будет ACMD if (result != 0) return result; result = SDIO_send_command(0x29, 0x40020000, 1, RESP); //Шлем ACMD41 if (result != 0) return result; } result = SDIO_send_command(2, 0, 3, RESP); //Шлем CMD2 и получаем инфу о карте if (result != 0) return result; result = SDIO_send_command(3, 0, 1, RESP); //Шлем CMD3 и получаем RCA номер if (result != 0) return result; SDIO->CLKCR = (0x02<<0)|(1<<11)|(1<<8)|(1<<14); //Наращиваем клок (в части 2 - подробнее) *RCA = (RESP & (0xFFFF0000)); //Маскируем отклик и получаем RCA result = SDIO_send_command(7, *RCA, 1, RESP); //Выбираем нашу карту if (result != 0) return result; result = SDIO_send_command(55, *RCA, 1, RESP); //Шлем CMD55, тем самым, говоря, что потом будет ACMD if (result != 0) return result; result = SDIO_send_command(6, 0x02, 1, RESP); //Шлем ACMD6 c аргументом 0x02, установив 4-битный режим if (result != 0) return result; if (RESP != 0x920) return 1; else return 0; //Убеждаемся, что карта находится в готовности работать с трансфером return 0; }
Запускаем код, убеждаемся, что в ответе пришел НУЛЬ и завершаем инициализацию. Все, можем работать с памятью и писать/считывать информацию.

Обмен данными


Здесь всем рулит SD Memory Card State Diagram (data transfer mode).


Существует 6 статусов карты в этом режиме и узнать их можно в отклике R1 на месте 12:9 битов. Обратимся к спецификации.


Stand by State (stby) – устанавливается после инициализации вместо Idle State.
Transfer State (tran) – режим передачи данных.
Receive Data State (rcv) – ожидание пачки данных от хоста.
Programming State (prg) – запись принятой пачки во flash.
Sending Data State (data) – посылка пачки данных хосту.
Disconnect State (dis) – используется для выбора другой карты командой CMD7.

Запись данных на карту
Итак, после успешной инициализации мы находимся в состоянии tran , во всяком случае, должны находиться. Смотрим по диаграмме: для того, чтобы перейти на состояние rcv , нужно послать команду CMD24 с адресом 512 байтной ячейки, которую хотим записать. Послали. Карта перешла в режим ожидания данных. Далее начинаем кидать ей информацию по шине данных, пока не перекинем все 512 байт или не пошлем команду CMD12 (стоп передачи). После завершения акта, карточка сама переедет в состояние prg и пробудет там некоторое время (пока данные запишутся). Ждем.… Как имено ждем? А посылаем ей в цикле CMD13 с адресом карты в аргументе, до тех пор, пока не вернется в отклике R1 типа статус tran . Когда это, наконец, случилось можно слать очередную пачку данных, вновь послав CMD24. Кроме того, существует еще режим записи несколькими блокам сразу (CMD25) и другие режимы – за подробностью – в спецификацию.
Чтение данных
Дабы выполнить обратную процедуру, в первую очередь, убеждаемся, что карта стоит в tran . Шлем CMD17 с адресом RCA в аргументе. Если все пройдет успешно – карточка переедет в состояние data и начнет выдавать на линии данных информацию, опять же 512 байтным блоком. Задача хоста в это время внимательно слушать линию и считывать данные. Как только посылка закончится, карта сама переедет в статус tran . Думаю, не стоит и говорить о том, что считывание так же как и запись возможна несколькими блоками сразу.

Не буду приводить в этой статье листинг программы чтения/записи, так как он, в отличии от подпрограммы инициализации слишком сильно завязан на железе SDIO модуля микроконтроллера Stm32f4, а это – тема второй части статьи.

Загрузка...
Top