SD NAND 使用 SPI 模式的确是一种常见且实用的选择，特别适合硬件资源有限或需要简化硬件设计的场景。我会为你提供一些 SPI 驱动 SD NAND 的示例和关键点。

由于 SD NAND (贴片式 SD 卡) 通常兼容 SD 协议的标准命令，其 SPI 驱动与标准 SD 卡相似，但引脚固定且更紧凑。下面是一个基于 STM32 的 SPI 驱动 SD NAND 的基础示例和关键步骤。

SD NAND SPI 驱动开发指南

SD 模式与 SPI 模式对比

在深入代码之前，我们先通过一个表格了解两种通信模式的主要区别，这能帮助你更好地理解 SPI 模式的特点和限制。

SPI 驱动基础代码示例 (STM32)

以下代码基于 STM32 的 HAL 库，展示了 SPI 的初始化、底层字节读写以及 SD NAND 初始化的基本框架。

1. SPI 初始化

#include "stm32f1xx_hal.h"  // 根据你的STM32系列包含对应头文件
SPI_HandleTypeDef hspi2;    // 以SPI2为例

void SPI2_Init(void)
{
  hspi2.Instance = SPI2;
  hspi2.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;
  hspi2.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES; // 全双工
  hspi2.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;
  hspi2.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;   // CPOL=0, 空闲时低电平
  hspi2.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;       // CPHA=0, 第一个边沿采样
  hspi2.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;               // 软件控制NSS (片选)
  hspi2.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_256; // 初始化时低速，约140.625kHz (36MHz/256)
  hspi2.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;
  hspi2.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLED;
  hspi2.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLED;
  hspi2.Init.CRCPolynomial = 10;
  if (HAL_SPI_Init(&hspi2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

2. 底层字节读写函数

SPI 收发一个字节通常由硬件完成，STM32 的 HAL 库提供了 HAL_SPI_TransmitReceive 函数。

// 通过SPI读写一个字节
uint8_t SD_SPI_ReadWriteByte(uint8_t TxData)
{
  uint8_t RxData;
  HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi2, &TxData, &RxData, 1, HAL_MAX_DELAY);
  return RxData;
}

3. SD NAND 初始化流程 (SPI 模式)

SD NAND 在 SPI 模式下的初始化有固定流程，主要是发送一系列命令使其进入 SPI 模式并获取其信息。

#define SD_NAND_CS_LOW()     HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_12, GPIO_PIN_RESET) // CS引脚拉低
#define SD_NAND_CS_HIGH()    HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_12, GPIO_PIN_SET)   // CS引脚拉高

SD_Error SD_Init(void)
{
  SD_Error error = SD_OK;
  uint8_t retry = 0;
  uint32_t response = 0;

  /* 初始化SPI为低速 */
  hspi2.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_256; // 设置低速，初始化时要求<400kHz
  HAL_SPI_Init(&hspi2);

  /* 上电后先发送至少74个时钟脉冲，让SD NAND完成内部初始化 */
  SD_NAND_CS_HIGH();
  for(uint8_t i = 0; i < 10; i++)
  {
    SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF);
  }

  /* CMD0: 让卡进入IDLE状态 */
  SD_NAND_CS_LOW();
  SD_SendCmd(CMD0, 0, 0x95); // CRC值0x95用于CMD0
  response = SD_GetResponse();
  SD_NAND_CS_HIGH();
  SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF); // 额外送8个时钟

  if(response != 0x01) // 期望收到0x01，表示进入IDLE状态
  {
    return SD_CMD0_ERROR;
  }

  /* CMD8: 检查电压范围，鉴别是否为SDC2.0 */
  SD_NAND_CS_LOW();
  SD_SendCmd(CMD8, 0x000001AA, 0x87); // 参数: VHS=0x1, check pattern=0xAA
  response = SD_GetResponse();
  if(response == 0x01) {
    // 读取后续4字节的返回值（包含VHS和check pattern）
    SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF);
    SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF);
    SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF);
    SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF);
  }
  SD_NAND_CS_HIGH();
  SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF);

  /* ACMD41: 发送初始化命令，激活卡的工作流程 */
  while(retry < 100) // 重试多次，因为卡完全准备好需要时间
  {
    SD_NAND_CS_LOW();
    SD_SendCmd(CMD55, 0, 0x65); // 先发CMD55，表明下一个是应用特定命令
    response = SD_GetResponse();
    SD_NAND_CS_HIGH();
    SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF);

    SD_NAND_CS_LOW();
    SD_SendCmd(ACMD41, 0x40000000, 0x77); // 参数HCS=1，表明主机支持高容量SD卡
    response = SD_GetResponse();
    SD_NAND_CS_HIGH();
    SD_SPI_ReadWriteByte(0xFF);

    if(response == 0x00) break; // 0x00表示初始化完成
    retry++;
    HAL_Delay(5);
  }
  if(retry >= 100) return SD_ACMD41_ERROR;

  /* 初始化成功，将SPI切换到高速模式 */
  hspi2.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_4; // 例如，设置为9MHz (36MHz/4)
  HAL_SPI_Init(&hspi2);

  return error;
}

说明：

• 命令发送函数 (SD_SendCmd)：用于发送命令（如CMD0, CMD8）。你需要根据SD物理层规范实现它，主要是通过SD_SPI_ReadWriteByte函数依次发送命令索引、参数和CRC。

• 响应读取函数 (SD_GetResponse)：用于读取SD NAND对命令的响应。通常需要连续读取直到获取到非0xFF的有效响应字节，或者超时。

• CRC值：在初始化阶段，某些命令需要正确的CRC校验码（如CMD0的0x95，CMD8的0x87），否则卡可能不予响应。在数据传输模式下，CRC检查有时可以被禁用。

硬件连接参考

将 SD NAND 模块与 STM32 MCU 连接起来：

实战注意事项

1. 初始化时序是关键：SD NAND 上电后，必须发送至少 74 个时钟脉冲（通常多发送一些，如10个字节的0xFF），且其片选(CS)需保持高电平（不选中），之后才能发送CMD0让其进入SPI模式

• 。这是很多初学者容易忽略的一点。

• 电平转换：确保你的MCU的IO电平与SD NAND的工作电压（通常是3.3V）匹配。如果MCU是5V的，则需要电平转换电路，否则可能损坏SD NAND。

• 上拉电阻：在SPI的时钟(SCK)和数据输出(MISO)线上，通常建议连接上拉电阻（例如4.7KΩ-10KΩ），以提高抗干扰能力和稳定性。

• 电源去耦：在SD NAND的VCC和GND引脚附近，放置一个100nF的陶瓷电容进行去耦，以滤除电源噪声。

• 调试技巧：

• 使用逻辑分析仪或示波器观察SPI总线上的波形，是排查通信问题最直接有效的方法。检查片选、时钟、数据线的时序是否符合SD规范和要求。

• 从最简单的函数（如读写一个字节）开始测试，逐步向上验证命令发送、初始化流程。

• 利用LED或串口打印出关键步骤的返回值，帮助定位错误。

进一步探索

• 文件系统移植：成功驱动SD NAND后，你可以移植文件系统（如FATFS）来以文件的形式进行读写操作，这会更加方便。

• 查询数据手册：以上是通用流程。最关键的还是仔细阅读你使用的特定SD NAND芯片的数据手册，其中会有详细的电气特性、命令集、时序要求和初始化流程的说明。

• DMA传输：对于高速读写或需要降低CPU占用率的场景，可以考虑配置SPI的DMA传输。

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